WO2023046233A1 - Booster clutch with a rotational axis for a drive train - Google Patents

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WO2023046233A1
WO2023046233A1 PCT/DE2022/100676 DE2022100676W WO2023046233A1 WO 2023046233 A1 WO2023046233 A1 WO 2023046233A1 DE 2022100676 W DE2022100676 W DE 2022100676W WO 2023046233 A1 WO2023046233 A1 WO 2023046233A1
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WO
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booster
torque
clutch
pilot
input side
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PCT/DE2022/100676
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Alain Rusch
Martin HÄSSLER
Sebastian Kaiser
Marc Finkenzeller
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D41/00—Freewheels or freewheel clutches
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D23/00—Details of mechanically-actuated clutches not specific for one distinct type
    • F16D23/12—Mechanical clutch-actuating mechanisms arranged outside the clutch as such
    • F16D2023/123—Clutch actuation by cams, ramps or ball-screw mechanisms

Definitions

  • the booster clutch proposed here is set up for the intensified transmission of a torque about an axis of rotation for use in a drive train.
  • the actuating force for generating the contact pressure force for frictionally transmitting a predetermined (total) torque is insufficient, for example so that only 20% [twenty percent] to 30% of the predetermined (total) torque can be transmitted.
  • This actuating force or this control pressure is used for the pilot clutch.
  • the further contact pressure is diverted from the applied and to be transmitted (total) torque.
  • the pilot clutch is one Friction clutch, which can be adjusted to a slip limit via the contact pressure (or actuating force).
  • one side of the rocker element is a force side, as already explained at the outset.
  • the task of such a force side is to transmit the force between the rocker element and the corresponding booster side independently of the respective (radial) position of the rocker element.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Operated Clutches (AREA)

Abstract

The invention relates to a booster clutch (1) with a rotational axis (2) for a drive train (3), comprising at least the following components: a pilot-control clutch (4) having a friction pack (5), wherein the friction pack (5) has a pilot-control input side (6) and a pilot-control output side (7); a booster output side (8) torsionally fixed to the pilot-control input side (6); a booster input side (10) that can be torsionally fixed to an input shaft (9); at least one rocker element (11); at least one roller (13); and at least one first energy storage element (15). The booster clutch (1) is primarily characterised in that it also comprises a drum (16), and when a predetermined torque is applied via the booster input side (10) and the booster output side (18), due to a rolling of the at least one roller (13) on the ramp pairing (14), the at least one rocker element (11) is pressed radially against the drum (16). The proposed booster clutch can transfer a high level of torque with reduced pressing force, wherein a very reduced axial installation space is required at the same time.

Description

Booster-Kupplung mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstranq Booster clutch with an axis of rotation for a drive train
Die Erfindung betrifft eine Booster-Kupplung mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: The invention relates to a booster clutch with an axis of rotation for a drive train, having at least the following components:
- eine Vorsteuer-Kupplung mit einem Reibpaket, wobei das Reibpaket eine Vorsteuer-Eingangsseite und eine Vorsteuer-Ausgangsseite umfasst; - A pilot clutch with a friction pack, the friction pack comprising a pilot input side and a pilot output side;
- eine mit der Vorsteuer-Eingangsseite drehmomentfest verbundene Booster- Ausgangsseite; - A booster output side connected to the pilot control input side in a torque-proof manner;
- eine mit einer Eingangswelle drehmomentfest verbindbare Booster-Eingangsseite;- A booster input side which can be connected in a torque-proof manner to an input shaft;
- zumindest ein Wippenelement; - At least one rocker element;
- zumindest eine Rolle; und - at least one role; and
- zumindest ein erstes Energiespeicherelement. - At least a first energy storage element.
Die Booster-Kupplung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Trommel umfasst ist, und bei Anliegen eines vorbestimmten Drehmoments über der Booster-Eingangsseite und der Booster-Ausgangsseite infolge eines Verrollens der zumindest einen Rolle auf der Rampenpaarung das zumindest eine Wippenelement radial gegen die Trommel gepresst ist. Die Erfindung betrifft weiterhin einen Antriebsstrang, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Antriebsstrang. The booster clutch is primarily characterized in that a drum is also included, and when a predetermined torque is applied to the booster input side and the booster output side as a result of the at least one roller rolling on the pair of ramps, the at least one rocker element moves radially against the drum is pressed. The invention also relates to a drive train and a motor vehicle with such a drive train.
Aus dem Stand der Technik sind selbstverstärkende Kupplungen (sogenannte Booster-Kupplungen) bekannt, mittels welcher die Drehmomentübertragung zwischen beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine und einem Getriebe übertragbar ist. Eine solche Booster-Kupplung ermöglicht bei einem (zu) geringen Anpressdruck beziehungsweise Steuerdruck ein großes Drehmoment zu übertragen. Hierzu wird ein Teil des zu übertragenden Drehmoments in eine Anpresskraft umgewandelt. Solche Booster-Kupplungen weisen beispielsweise Blattfedersysteme oder Kugelrampensysteme auf, wobei mittels einer Vorsteuer-Kupplung ein Drehmoment aufgebaut und daraufhin (zumindest ein Teil) dieses Drehmoments in eine axiale Anpresskraft umgewandelt ist. Bei einem Kugelrampensystem werden dabei zwei Rampenscheiben infolge des anliegenden Drehmoments gegeneinander verdreht und damit ein axialer Weg und somit eine Axialkraft erzeugt, welche als verstärkende Anpresskraft genutzt wird. Bei einem Blattfedersystem stellen sich die Blattfedern unter dem anliegenden Drehmoment auf mit der gleichen Folge wie bei dem Kugelrampensystem. Self-energizing clutches (so-called booster clutches) are known from the prior art, by means of which the torque can be transmitted between, for example, an internal combustion engine and a transmission. Such a booster clutch enables a large torque to be transmitted when the contact pressure or control pressure is (too) low. For this purpose, part of the torque to be transmitted is converted into a contact pressure. Such booster clutches have, for example, leaf spring systems or ball ramp systems, a torque being built up by means of a pilot clutch and then (at least part of) this torque being converted into an axial contact pressure. In a ball ramp system, two ramp disks are pushed against each other as a result of the applied torque twisted and thus generates an axial path and thus an axial force, which is used as a reinforcing contact pressure. In a leaf spring system, the leaf springs rise under the applied torque with the same sequence as in the ball ramp system.
Die bekannten Bauformen weisen einen hohen axialen Bauraumbedarf auf. Es ist aber erwünscht, dass die (selbstverstärkende) Kupplung bauraumneutral und mit möglichst geringem konstruktiven Eingriff in den Antriebsstrang, beispielsweise zwischen der Verbrennungskraftmaschine und einem Getriebe, beispielsweise in einem Hybrid-Modul, integrierbar ist. The known designs have a high axial space requirement. However, it is desirable that the (self-reinforcing) clutch can be integrated into the drive train, for example between the internal combustion engine and a transmission, for example in a hybrid module, in a space-neutral manner and with as little structural intervention as possible.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen. Proceeding from this, the object of the present invention is to at least partially overcome the disadvantages known from the prior art. The features according to the invention result from the independent claims, for which advantageous configurations are shown in the dependent claims. The features of the claims can be combined in any technically meaningful way, whereby the explanations from the following description and features from the figures can also be used for this purpose, which include additional configurations of the invention.
Die Erfindung betrifft eine Booster-Kupplung mit einer Rotationsachse für einen Antriebsstrang, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: The invention relates to a booster clutch with an axis of rotation for a drive train, having at least the following components:
- eine Vorsteuer-Kupplung mit einem Reibpaket, wobei das Reibpaket eine Vorsteuer-Eingangsseite und eine Vorsteuer-Ausgangsseite umfasst, wobei in einem verpressten Zustand zwischen der Vorsteuer-Eingangsseite und der Vorsteuer- Ausgangsseite ein Drehmoment reibschlüssig übertragbar ist; - A pilot clutch with a friction pack, the friction pack comprising a pilot input side and a pilot output side, wherein in a compressed state between the pilot input side and the pilot output side a torque can be transmitted by friction;
- eine mit der Vorsteuer-Eingangsseite drehmomentfest verbundene Booster- Ausgangsseite; - A booster output side connected to the pilot control input side in a torque-proof manner;
- eine mit einer Eingangswelle drehmomentfest verbindbare Booster-Eingangsseite;- A booster input side which can be connected in a torque-proof manner to an input shaft;
- zumindest ein Wippenelement, welches im Drehmomentfluss zwischen der Booster-Eingangsseite und der Booster-Ausgangsseite drehmomentübertragend angeordnet ist; - At least one rocker element, which is arranged to transmit torque in the torque flow between the booster input side and the booster output side;
- zumindest eine Rolle, welche über eine Rampenpaarung drehmomentübertragend zwischen einem korrespondierenden der Wippenelemente und der Booster- Eingangsseite oder der Booster-Ausgangsseite angeordnet ist; - At least one role, which transmits torque via a pair of ramps between a corresponding one of the rocker elements and the booster Input side or the booster output side is arranged;
- zumindest ein erstes Energiespeicherelement, wobei das zumindest eine erste Energiespeicherelement entweder: - at least one first energy storage element, wherein the at least one first energy storage element is either:
- drehmomentübertragend zwischen einem korrespondierenden der Wippenelemente und der Booster-Ausgangsseite oder der Booster-Eingangsseite angeordnet ist; oder - Is arranged to transmit torque between a corresponding one of the rocker elements and the booster output side or the booster input side; or
- radial-kraftübertragend zu dem zumindest einen Wippenelement angeordnet ist. - Is arranged radially force-transmitting to the at least one rocker element.
Die Booster-Kupplung ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Trommel umfasst ist, und bei Anliegen eines vorbestimmten Drehmoments über der Booster-Eingangsseite und der Booster-Ausgangsseite infolge eines Verrollens der zumindest einen Rolle auf der Rampenpaarung das zumindest eine Wippenelement radial gegen die Trommel gepresst ist. The booster clutch is primarily characterized in that a drum is also included, and when a predetermined torque is applied to the booster input side and the booster output side as a result of the at least one roller rolling on the pair of ramps, the at least one rocker element moves radially against the drum is pressed.
Es wird im Folgenden auf die genannte Rotationsachse Bezug genommen, wenn ohne explizit anderen Hinweis die axiale Richtung, radiale Richtung oder die Umlaufrichtung und entsprechende Begriffe verwendet werden. In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss. In the following, reference is made to the axis of rotation mentioned when the axial direction, radial direction or the direction of rotation and corresponding terms are used without explicitly indicating otherwise. Unless explicitly stated otherwise, ordinal numbers used in the description above and below only serve to clearly distinguish them and do not reflect any order or ranking of the components referred to. An ordinal number greater than one does not mean that another such component must necessarily be present.
Die hier vorgeschlagene Booster-Kupplung ist wie prinzipiell vorbekannt zum verstärkbaren Übertragen eines Drehmoments um eine Rotationsachse für den Einsatz in einem Antriebsstrang eingerichtet. Es sei nochmals darauf hingewiesen, dass die Betätigungskraft zum Erzeugen der Anpresskraft zum reibschlüssigen Übertragen eines vorbestimmten (Gesamt-) Drehmoments unzureichend ist, beispielsweise damit lediglich 20 % [zwanzig Prozent] bis 30 % des vorbestimmten (Gesamt-) Drehmoments übertragbar sind. Diese Betätigungskraft beziehungsweise dieser Steuerdruck wird für die Vorsteuer-Kupplung eingesetzt. Die weitere Anpresskraft wird von dem anliegenden und zu übertragenden (Gesamt-) Drehmoment abgezweigt. Für eine Steuerbarkeit ist die Vorsteuer-Kupplung eine Reibkupplung, welche über die Anpresskraft (beziehungsweise Betätigungskraft) auf eine Schlupfgrenze einregelbar ist. Beispielsweise bei einem Wiederstart einer Verbrennungskraftmaschine (Schubbetrieb) ist die Vorsteuer-Kupplung (und die Trommel, vergleiche unten) an der Schlupfgrenze betrieben. Als die Betätigungskraft ist hier diejenige Kraft bezeichnet, welche von einem Nehmersystem, beispielsweise einem Nehmerkolben bei einem hydraulischen oder pneumatischen System oder einem Ausrückring beziehungsweise Einrückring (gegebenenfalls über eine Membranfeder) auf eine (Vorsteuer-) Anpressplatte übertragen wird. Die Anpresskraft ist diejenige Kraft, welche unmittelbar über den Reibpartnern der Vorsteuer-Kupplung anliegt. Ein Gefälle der Anpresskraft über die Übertragungsstrecke ist hierbei vernachlässigt beziehungsweise ein für das (maximal) übertragbare Drehmoment wirksames Mittel der Anpresskraft betrachtet. As previously known in principle, the booster clutch proposed here is set up for the intensified transmission of a torque about an axis of rotation for use in a drive train. It should be pointed out again that the actuating force for generating the contact pressure force for frictionally transmitting a predetermined (total) torque is insufficient, for example so that only 20% [twenty percent] to 30% of the predetermined (total) torque can be transmitted. This actuating force or this control pressure is used for the pilot clutch. The further contact pressure is diverted from the applied and to be transmitted (total) torque. For controllability, the pilot clutch is one Friction clutch, which can be adjusted to a slip limit via the contact pressure (or actuating force). For example, when restarting an internal combustion engine (overrun), the pilot clutch (and the drum, see below) is operated at the slip limit. The actuating force here is that force which is transmitted from a slave system, for example a slave piston in a hydraulic or pneumatic system or a release ring or engagement ring (possibly via a diaphragm spring) to a (pilot control) pressure plate. The contact pressure is the force that is applied directly to the friction partners of the pilot clutch. A drop in the contact pressure force over the transmission path is neglected here, or an effective mean of the contact pressure force for the (maximum) transmissible torque is considered.
Die hier vorgeschlagene Booster-Kupplung umfasst entsprechend eine Vorsteuer- Kupplung mit einem Reibpaket. Das Reibpaket umfasst eine Vorsteuer- Eingangsseite und eine Vorsteuer-Ausgangsseite, welche schleifend (oder schlupfend) mit einem über eine axiale Anpresskraft steuerbaren Drehmoment miteinander verpressbar sind und so ein Drehmoment rein reibschlüssig übertragbar ist. Das (aktuell) maximal übertragbare Drehmoment ergibt sich aus dem Produkt von der (aktuell) anliegenden Anpresskraft, dem mittleren Radius der Reibfläche und dem (gegebenenfalls veränderlichen, also aktuellen) Reibkoeffizienten. The booster clutch proposed here accordingly includes a pilot clutch with a friction pack. The friction package includes a pilot control input side and a pilot control output side, which can be pressed together in a rubbing (or slipping) manner with a torque that can be controlled via an axial contact pressure force, and a torque can thus be transmitted purely by friction. The (currently) maximum transmittable torque results from the product of the (currently) applied contact pressure, the mean radius of the friction surface and the (possibly variable, i.e. current) coefficient of friction.
Die Vorsteuer-Kupplung weist in einer Ausführungsform beispielsweise eine Vorsteuer-Anpressplatte, eine Vorsteuer-Gegenplatte und eine (Vorsteuer-) Reibscheibe auf, welche mittels einer axial wirkenden Anpresskraft miteinander verpressbar sind. In einer anderen Ausführungsform sind eine Mehrzahl von Reibscheiben und eine korrespondierende Anzahl von Zwischenplatten vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich ist das Reibpaket als Lamellenpaket ausgeführt. In noch einer Ausführungsform ist die Vorsteuer-Kupplung nach Art einer Trommelbremse mit einer Reibtrommel und zumindest einem Anpressklotz und somit radial wirkender Anpresskraft ausgeführt. In one embodiment, the pilot clutch has, for example, a pilot pressure plate, a pilot counterplate and a (pilot) friction disc, which can be pressed together by means of an axially acting pressure force. In another embodiment, a plurality of friction disks and a corresponding number of intermediate plates are provided. Alternatively or additionally, the friction pack is designed as a disk pack. In another embodiment, the pilot clutch is designed in the manner of a drum brake with a friction drum and at least one pressure block and thus a radially acting contact pressure.
In einer Ausführungsform ist die Vorsteuer-Eingangsseite von der zumindest einen Vorsteuer-Reibscheibe beziehungsweise die Reibtrommel gebildet. Die Vorsteuer- Ausgangsseite ist dann von der Vorsteuer-Gegenplatte und der Vorsteuer- Anpressplatte beziehungsweise von dem zumindest einen Anpressklotz gebildet. In one embodiment, the pilot control input side is formed by the at least one pilot control friction disk or the friction drum. The pre-tax The output side is then formed by the pilot counterplate and the pilot pressure plate or by the at least one pressure block.
Die Vorsteuer-Ausgangsseite des Reibpakets ist im Einsatz mit einem Ausgang, beispielsweise einer Getriebeeingangswelle (bevorzugt unmittelbar) drehmomentfest verbunden, beispielsweise mittels einer (Steck-) Verzahnung. Alternativ oder zusätzlich ist die Vorsteuer-Ausgangsseite mit einer Rotorwelle einer elektrischen Antriebsmaschine, beispielsweise in einem Hybrid-Modul, bevorzugt über den mitrotierenden Kupplungsdeckel der Vorsteuer-Kupplung, drehmomentfest verbunden. The pilot control output side of the friction pack is in use connected to an output, for example a transmission input shaft (preferably directly) in a torque-proof manner, for example by means of a (plug-in) toothing. Alternatively or additionally, the pilot control output side is connected in a torque-proof manner to a rotor shaft of an electric drive machine, for example in a hybrid module, preferably via the co-rotating clutch cover of the pilot control clutch.
Wie oben bereits erläutert ist zum axialen Betätigen des Reibpakets, also zu Aufbringen einer Anpresskraft auf das Reibpaket, eine Betätigungseinrichtung vorgesehen, wobei mittels der Betätigungskraft das Reibpaket von einer normalen Stellung (bei einer normal-offenen Konfiguration offen) in die betätigte Stellung (bei einer normal-offenen Konfiguration geschlossen) überführbar ist. Bei Ausbleiben einer ausreichenden Betätigungskraft wird, beispielsweise mithilfe eines antagonistischen Energiespeicherelements, beispielsweise zumindest einer Blattfeder, das Reibpaket (passiv) in die normale Stellung zurückgeführt. As already explained above, an actuating device is provided for the axial actuation of the friction pack, i.e. for applying a contact pressure to the friction pack, with the actuation force being used to move the friction pack from a normal position (open in a normally open configuration) to the actuated position (in a normally-open configuration closed) can be converted. In the absence of a sufficient actuating force, the friction pack is (passively) returned to the normal position, for example with the aid of an antagonistic energy storage element, for example at least one leaf spring.
In einer Ausführungsform ist die Booster-Kupplung nass ausgeführt. Bei der nassen Ausführungsform ist eine eingetragene Reibwärme gut abführbar und damit oftmals das Bauvolumen verringerbar. In einer anderen Ausführungsform ist die Booster- Kupplung trocken ausgeführt. Bei der trockenen Ausführungsform ist die Booster- Kupplung außerhalb des Getriebegehäuses anordenbar und kostengünstig im Vergleich zu einer nass ausgeführten Booster-Kupplung fertigbar. Damit ist zudem der Reibkoeffizient (bei ausreichender Kühlung) in einem sehr engen Toleranzfenster und das Reibmoment nahezu kraft-proportional zwischen einem getrennten und einem verpressten Zustand. In one embodiment, the booster clutch has a wet design. In the case of the wet embodiment, any frictional heat that is introduced can be dissipated easily and the construction volume can therefore often be reduced. In another embodiment, the booster clutch is dry. In the case of the dry embodiment, the booster clutch can be arranged outside of the transmission housing and can be manufactured inexpensively in comparison to a wet booster clutch. This also means that the coefficient of friction (with sufficient cooling) is within a very narrow tolerance window and the friction torque is almost force-proportional between a separated and a pressed state.
Die Booster-Kupplung weist weiterhin eine Booster-Ausgangsseite auf, welche mit der Vorsteuer-Eingangsseite drehmomentfest verbunden ist. Die Booster- Ausgangsseite ist beispielsweise von zumindest einer Scheibensegment-artigen oder (bevorzugt) Scheiben-artigen Komponente gebildet. In einer Ausführungsform sind die Booster-Ausgangsseite und die Vorsteuer-Eingangsseite separat gebildet und beispielsweise über eine Verzahnung auf einer gemeinsamen Welle, mittels einer Nietverbindung und/oder einer Schraubverbindung drehmomentfest verbunden. In einer Ausführungsform sind die Booster-Ausgangsseite und die Vorsteuer- Eingangsseite axial nebeneinander angeordnet. In einer anderen Ausführungsform sind die Booster-Ausgangsseite und die Vorsteuer-Eingangsseite axial-überlappend angeordnet, bevorzugt einstückig miteinander gebildet. The booster clutch also has a booster output side, which is connected in a torque-proof manner to the pilot control input side. The booster output side is formed, for example, by at least one disk segment-like or (preferably) disk-like component. In one embodiment the booster output side and the pilot control input side are formed separately and connected in a torque-proof manner, for example via teeth on a common shaft, by means of a rivet connection and/or a screw connection. In one embodiment, the booster output side and the pilot control input side are arranged axially next to one another. In another embodiment, the booster output side and the pilot control input side are arranged in an axially overlapping manner, preferably formed in one piece with one another.
Weiterhin ist eine Booster-Eingangsseite vorgesehen, welche im Einsatz mit einer Eingangswelle drehmomentfest verbunden ist, beispielsweise mittels Steckverzahnung, Verpressung und/oder Schraubverbindung. Beispielsweise ist die Eingangswelle eine Verbrennerwelle einer Verbrennungskraftmaschine. Furthermore, a booster input side is provided, which in use is connected to an input shaft in a torque-proof manner, for example by means of splines, compression and/or screw connections. For example, the input shaft is a combustion engine shaft of an internal combustion engine.
In einer Ausführungsform bildet die Booster-Eingangsseite in einem Hauptzustand (im Einsatz in einem Kraftfahrzeug beispielsweise einer Zugmomentübertragung) die Drehmoment-Eingangsseite. In einer Ausführungsform bildet die Booster- Ausgangsseite in einem Nebenzustand (im Einsatz in einem Kraftfahrzeug beispielsweise einer Schubmomentübertragung) die Drehmoment-Eingangsseite. Alternativ ist dies umgekehrt. In one embodiment, the booster input side forms the torque input side in a main state (in use in a motor vehicle, for example, a traction torque transmission). In one embodiment, the booster output side forms the torque input side in a secondary state (when used in a motor vehicle, for example, a thrust torque transmission). Alternatively, this is vice versa.
Die Booster-Eingangsseite ist von zumindest einer Scheibensegment-artigen oder (bevorzugt) Scheiben-artigen Komponente gebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Booster-Eingangsseite zwei Scheiben, wobei zumindest eine der Scheiben mit der Eingangswelle drehmomentfest verbunden ist. Die beiden Scheiben sind dann beispielsweise axial beabstandet, beispielsweise mittels Abstandsbolzen, und drehmomentfest verbunden. Axial zwischen den beiden Scheiben der Booster-Eingangsseite ist in einer bevorzugten Ausführungsform die Booster-Ausgangsseite angeordnet. Alternativ ist dies umgekehrt. The booster input side is formed by at least one disc segment-like or (preferably) disc-like component. In a preferred embodiment, the booster input side comprises two disks, with at least one of the disks being connected to the input shaft in a torque-proof manner. The two disks are then, for example, spaced axially, for example by means of spacer bolts, and connected in a torque-proof manner. In a preferred embodiment, the booster output side is arranged axially between the two disks of the booster input side. Alternatively, this is vice versa.
Die Booster-Kupplung weist weiterhin zumindest ein Wippenelement, bevorzugt zwei oder drei Wippenelemente, auf, wobei das zumindest eine Wippenelement im Drehmomentfluss zwischen der Booster-Eingangsseite und der Booster- Ausgangsseite drehmomentübertragend angeordnet ist. Das zumindest eine Wippenelement ist sowohl relativ zu der Booster-Eingangsseite als auch relativ zu der Booster-Ausgangsseite bewegbar. The booster clutch also has at least one rocker element, preferably two or three rocker elements, the at least one rocker element being arranged to transmit torque in the torque flow between the booster input side and the booster output side. At least one Rocker element can be moved both relative to the booster input side and relative to the booster output side.
Das zumindest eine Wippenelement ist Scheiben-artig oder (bevorzugt) Scheibensegment-artig gebildet und mittels zumindest einer (ersten) Rolle und/oder mittels zumindest eines (ersten) Energiespeicherelements unmittelbar drehmomentübertragend mit der Booster-Eingangsseite (gemäß obigem Beispiel mit einer der Scheiben, bevorzugt mit beiden Scheiben) verbunden. Das zumindest eine Wippenelement ist weiterhin mittels zumindest einer (anderen als der zuvor genannten, zweiten) Rolle und/oder mittels zumindest eines (anderen als dem zuvor genannten, zweiten) Energiespeicherelements unmittelbar drehmomentübertragend mit der Booster-Ausgangsseite verbunden. The at least one rocker element is disk-like or (preferably) disk segment-like and by means of at least one (first) roller and/or by means of at least one (first) energy storage element transmits torque directly to the booster input side (according to the above example with one of the disks, preferably connected to both panes). The at least one rocker element is also directly torque-transmittingly connected to the booster output side by means of at least one roller (other than the second one mentioned above) and/or by means of at least one energy storage element (other than the second one mentioned above).
Das Wippenelement ist mittels zumindest eines Energiespeicherelements, beispielsweise einer Bogenfeder, einer Schraubendruckfeder (mit beispielsweise gerader Federachse), einer Blattfeder, einem Gasdruckspeicher oder vergleichbarem, an sich selbst oder einem benachbarten Wippenelement abgestützt. Das Energiespeicherelement ist an einer entsprechenden, bevorzugt einstückigen, Verbindungseinrichtung des zugeordneten Wippenelements kraftübertragend beziehungsweise momentübertragend abgestützt. The rocker element is supported on itself or on an adjacent rocker element by means of at least one energy storage element, for example a bow spring, a helical compression spring (for example with a straight spring axis), a leaf spring, a gas pressure accumulator or the like. The energy storage element is supported on a corresponding, preferably one-piece, connection device of the associated rocker element in a force-transmitting or torque-transmitting manner.
Bei einer Ausführungsform mit eingangsseitig und ausgangsseitig des Wippenelements vorgesehenen Rollen ist das zumindest eine Wippenelement an der Booster-Eingangsseite und an der Booster-Ausgangsseite also jeweils mittels der in Reihe geschalteten Rollen abgestützt, wobei das Wippenelement für jeweils eine der Rollen eine Wippenbahn aufweist und an der Booster-Eingangsseite und an der Booster-Ausgangsseite jeweils eine komplementäre Gegenbahn für dieselbe (zugeordnete) Rolle ausgebildet ist. Die komplementäre Gegenbahn ist von der Booster-Eingangsseite beziehungsweise von der Booster-Ausgangsseite gebildet, bevorzugt jeweils einstückig. Über die Gegenbahn und Wippenbahn, welche eine Rampenpaarung bilden, wird ein Drehmoment übertragen. In one embodiment with rollers provided on the input side and output side of the rocker element, the at least one rocker element is supported on the booster input side and on the booster output side by means of the rollers connected in series, with the rocker element having a rocker track for one of the rollers and on on the booster input side and on the booster output side a complementary counter-track is formed for the same (assigned) role. The complementary counter track is formed by the booster input side or by the booster output side, preferably in one piece. Torque is transmitted via the counter track and rocker track, which form a pair of ramps.
Bei einer Ausführungsform mit einzig eingangsseitig oder einzig ausgangsseitig des Wippenelements vorgesehenen Rollen (Bahnseite) ist an der jeweils anderen Seite des Wippenelements eine Kraftseite gebildet, indem das Wippenelement unmittelbar mittels eines Energiespeicherelements an der jeweiligen Booster-Seite abgestützt ist. Bevorzugt ist eingangsseitig die Kraftseite und ausgangsseitig die Bahnseite gebildet. Die Bahnseite ist wie oben definiert mit zumindest einer Rolle und einer korrespondierenden Rampenpaarung ausgeführt. In an embodiment with rollers (web side) provided only on the input side or only on the output side of the rocker element, it is on the respective other side of the rocker element formed a power side in that the rocker element is supported directly by means of an energy storage element on the respective booster side. The force side is preferably formed on the input side and the web side is formed on the output side. As defined above, the track side is designed with at least one roller and a corresponding pair of ramps.
Bei zumindest einer (bevorzugt einer einzigen, besonders bevorzugt der ausgangsseitigen) Seite der Wippenelemente ist die Rampenpaarung als Übersetzungspaarung ausgeführt. Das heißt, dass aus einer erzwungenen Umlaufbewegung der übersetzenden Rollen eine radiale (bevorzugt einwärtigen) Bewegung des Wippenelements resultiert. Wenn beispielsweise ein Drehmoment, beispielsweise von der Booster-Eingangsseite, eingeleitet wird, so werden infolge des anliegenden Drehmoments (bei reibkraftübertragender, beispielsweise geschlossener, Vorsteuer-Kupplung) die Rollen auf der Wippenbahn und der komplementären Gegenbahn aus einer Ruhelage in der entsprechenden Richtung auf der rampenartigen Wippenbahn (hoch) gewälzt. Mit einem hoch Wälzen ist hier lediglich zur Veranschaulichung bezeichnet, dass eine Arbeit verrichtet wird. In the case of at least one side (preferably a single side, particularly preferably the output side) of the rocker elements, the ramp pairing is designed as a transmission pairing. This means that a radial (preferably inward) movement of the rocker element results from a forced orbital movement of the translating rollers. If, for example, a torque is introduced, for example from the booster input side, the rollers on the seesaw track and the complementary counter track are moved from a rest position in the corresponding direction on the ramp-like see-saw track (high) rolled. Rolling up here merely indicates for the sake of illustration that work is being carried out.
Genauer wird aufgrund des geometrischen Zusammenhangs eine entgegenstehende Kraft des Energiespeicherelements überwunden. Ein runter Wälzen bedeutet also ein Abgeben eingespeicherter Energie von dem Energiespeicherelement in Form einer Kraft auf das zugeordnete Wippenelement. Hoch und runter entsprechend also nicht zwangsläufig einer Raumrichtung, auch nicht in einem mitrotierenden Koordinatensystem. More precisely, an opposing force of the energy storage element is overcome due to the geometric relationship. Rolling down means that stored energy is released from the energy storage element in the form of a force on the associated rocker element. So up and down do not necessarily correspond to a spatial direction, not even in a co-rotating coordinate system.
Mit dieser drehmomentbedingten Bewegung zwingen die Rollen dem zugehörigen Wippenelement eine relative Bewegung gegenüber der Booster-Eingangsseite und der Booster-Ausgangsseite auf und das antagonistisch wirkende Energiespeicherelement wird entsprechend gespannt. With this torque-related movement, the rollers force the associated rocker element to move relative to the booster input side and the booster output side, and the antagonistically acting energy storage element is tensioned accordingly.
Die Kraft wird in Form von einer Stauchung, Dehnung, Torsion oder anderen Energieeinspeicherung von dem entsprechend ausgeführten Energiespeicherelement aufgenommen und zeitverzögert, bevorzugt (nahezu) dissipationsfrei, an die jeweils andere Seite, hier beispielsweise die Booster- Ausgangsseite, weitergegeben. Der Drehmomenteintrag, hier beispielsweise die Booster-Eingangsseite, inklusive der Torsionsschwingung wird damit, bevorzugt (nahezu) verlustfrei, zeitlich verändert, hier beispielsweise an die Booster- Ausgangsseite, weitergegeben. The force is absorbed in the form of compression, expansion, torsion or other storage of energy by the correspondingly designed energy storage element and with a time delay, preferably (almost) without dissipation, passed on to the other side, here for example the booster output side. The torque entry, here for example the Booster input side, including the torsional vibration, is thus preferably (virtually) loss-free, changed over time, here for example to the booster output side.
Bevorzugt sind jeweils zwei Energiespeicherelemente zum Einwirken auf ein (einziges) Wippenelement vorgesehen, wobei die Energiespeicherelemente einander antagonistisch angeordnet sind, und bevorzugt entsprechend der Ausführungsform der Wippenbahnen und komplementären Gegenbahnen miteinander ins Gleichgewicht gebracht sind. In einer alternativen Ausführungsform ist zumindest eine Zwangsführung vorgesehen, mittels welcher zumindest einem der Wippenelemente geometrisch geführt eine Bewegung aufgezwungen ist, beispielsweise nach Art von einer Schiene beziehungsweise Nut und umgreifendem Zapfen beziehungsweise hineingreifender Feder. Two energy storage elements are preferably provided for acting on a (single) rocker element, the energy storage elements being arranged antagonistically to one another and preferably brought into balance with one another in accordance with the embodiment of the rocker tracks and complementary counter tracks. In an alternative embodiment, at least one restricted guide is provided, by means of which a movement is imposed on at least one of the rocker elements in a geometrically guided manner, for example in the manner of a rail or groove and an encompassing pin or an engaging spring.
Das zumindest eine Energiespeicherelement wirkt mit einer Kraftrichtung mit einem Vektoranteil in Umfangsrichtung auf das zugeordnete Wippenelement ein. Die Umfangsrichtung ist an einem konzentrischen Kreis zu der Rotationsachse definiert. Die Umfangsrichtung ist in einer Ausführungsform über eine Bewegung des zugeordneten Wippenelements konstant ausgerichtet, wandernd an einem konstanten Kreis oder konstant oder wandernd an einem veränderlichen Kreis ausgerichtet. Der Kreis ist zumindest so groß, dass er das Wippenelement berührt, bevorzugt so groß, dass der Kreis einen Kontaktpunkt oder eine Kontaktfläche, an welcher Stelle die Kräfte zwischen dem betreffenden Energiespeicherelement und dem zugeordneten Wippenelement übertragen wird, schneidet. Eine Umfangsrichtung ist zu einem Radius mit der Rotationsachse als Zentrum senkrecht ausgerichtet. Der jeweils zugrundeliegende Radius schneidet den Kontaktpunkt beziehungsweise die Kontaktfläche von dem Energiespeicherelement und dem Wippenelement. An dem Wippenelement ergibt sich so eine Kraftrichtung mit einem großen Vektoranteil in Umfangsrichtung, bevorzugt mit einem Vektoranteil in Umfangsrichtung, welcher größer ist als der Vektoranteil in radialer Richtung. Das heißt, die Kraft auf das Wippenelement ist nicht rein radial ausgerichtet, sondern ausschließlich (im Kontaktpunkt) tangential zu der Umfangsrichtung oder mit einem radialen Vektoranteil und mit einem (im Kontaktpunkt) tangentialen Vektoranteil. Damit ergibt sich eine Kraftrichtung, welche in dasselbe Wippenelement (von der anderen Seite), beispielsweise mittels einer Schraubenbogenfeder, oder in das benachbarte Wippenelement etwa entlang der Umfangsrichtung überleitbar ist. Dies ermöglicht beispielsweise anstelle einer Auslenkung (beziehungsweise Schwingung) des Energiespeicherelements ausschließlich in (radialer) Querrichtung eine Auslenkung zusätzlich oder ausschließlich in Umfangsrichtung. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Wippenelement dabei über die Rollen unzureichend definiert abgestützt, beispielsweise ausschließlich radial definiert abgestützt, wobei das zumindest eine Energiespeicherelement die Bewegung infolge der Krafteinleitungsrichtung definiert, beispielsweise ausschließlich in Umfangsrichtung. Alternativ ist eine zusätzliche Führung für das Wippenelement vorgesehen. The at least one energy storage element acts on the associated rocker element with a force direction with a vector component in the circumferential direction. The circumferential direction is defined on a circle concentric to the axis of rotation. In one embodiment, the circumferential direction is constantly aligned via a movement of the associated rocker element, migrating on a constant circle or oriented constantly or migrating on a variable circle. The circle is at least large enough to touch the rocker element, preferably large enough for the circle to intersect a contact point or a contact surface at which point the forces are transmitted between the relevant energy storage element and the associated rocker element. A circumferential direction is perpendicular to a radius centered on the axis of rotation. The respective underlying radius intersects the contact point or the contact surface of the energy storage element and the rocker element. A direction of force with a large vector component in the circumferential direction thus results on the rocker element, preferably with a vector component in the circumferential direction which is greater than the vector component in the radial direction. This means that the force on the rocker element is not aligned purely radially, but exclusively (at the contact point) tangentially to the circumferential direction or with a radial vector component and with a (at the contact point) tangential vector component. This results in a direction of force which is in the same rocker element (from the other side), for example by means of a helical spring, or in the adjacent rocker element can be transferred approximately along the circumferential direction. This allows, for example, instead of a deflection (or vibration) of the energy storage element exclusively in the (radial) transverse direction, a deflection additionally or exclusively in the circumferential direction. In an advantageous embodiment, the rocker element is supported in an insufficiently defined manner via the rollers, for example only supported in a radially defined manner, with the at least one energy storage element defining the movement as a result of the force application direction, for example exclusively in the circumferential direction. Alternatively, an additional guide for the rocker element is provided.
Bei einer Ausführungsform des Wippenelements mit einer Kraftseite, also einem Energiespeicherelement an einer Seite des Wippenelements zu der Booster- Ausgangsseite oder (bevorzugt) Booster-Eingangsseite oder einer Rolle mit einer Rampenpaarung ohne der Eigenschaft einer Übersetzungspaarung, und einer Bahnseite ist von der Rampenpaarung der Bahnseite eine Übersetzungspaarung wie oben beschrieben gebildet. Die Kraftseite liegt im Drehmomentfluss. Es resultiert hier aber nicht unmittelbar eine radiale Bewegung des Wippenelements. Vielmehr ist eine (näherungsweise) rein in Umlaufrichtung wirkende Kraftübertragung gebildet. In one embodiment of the rocker element with a force side, i.e. an energy storage element on one side of the rocker element on the booster output side or (preferably) booster input side or a roller with a ramp pairing without the property of a transmission pairing, and a web side is of the ramp pairing of the web side a translation pairing is formed as described above. The power side is in the torque flow. However, a radial movement of the rocker element does not result directly here. Rather, a force transmission that acts (approximately) purely in the direction of rotation is formed.
In einer Ausführungsform ist zumindest eines der Wippenelemente (bevorzugt alle Wippenelemente) axial zwischen und radial-überlappend mit der Booster- Eingangsseite angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform umfasst ein Wippenelement ein Scheibenpaar und die Booster-Eingangsseite (beispielsweise eine einzige Scheibe) ist axial zwischen dem Scheibenpaar des zumindest einen Wippenelements angeordnet. In one embodiment, at least one of the rocker elements (preferably all rocker elements) is arranged axially between and radially overlapping with the booster input side. In an alternative embodiment, a rocker element comprises a pair of disks and the booster input side (for example a single disk) is arranged axially between the pair of disks of the at least one rocker element.
Es sei darauf hingewiesen, dass die jeweilige drehmomentfeste Verbindung von der Booster-Eingangsseite und der Booster-Ausgangsseite entweder radial-zentral oder radial-außen gebildet ist. In einer für einen geringen Bauraum vorteilhaften Ausführungsform ist die Booster-Eingangsseite mit der Eingangswelle radial-zentral und die Booster-Ausgangsseite mit der Vorsteuer-Eingangsseite radial-außen drehmomentfest verbunden. Hier ist nun vorgeschlagen, dass die Booster-Kupplung eine Trommel aufweist. Die Trommel ist koaxial zu der Rotationsachse und mit einer geeigneten axialen Erstreckung ausgeführt. In einer Ausführungsform ist die Trommel radial-außerhalb des zumindest einen Wippenelements angeordnet, in einer anderen Ausführungsform ist die Trommel radial-innerhalb des Wippenelements angeordnet. Die Trommel und das zumindest eine Wippenelement sind axial überlappend angeordnet. It should be pointed out that the respective torque-proof connection of the booster input side and the booster output side is formed either radially-centrally or radially-outside. In an embodiment that is advantageous for a small installation space, the booster input side is connected radially-centrally to the input shaft and the booster output side is connected in a torque-proof manner to the pilot control input side radially-outside. Here it is now proposed that the booster clutch has a drum. The drum is designed coaxially to the axis of rotation and with a suitable axial extension. In one embodiment, the drum is arranged radially outside the at least one rocker element, in another embodiment the drum is arranged radially inside the rocker element. The drum and the at least one rocker element are arranged in an axially overlapping manner.
Wenn aufgrund eines Reibmoments an der Vorsteuer-Kupplung ein vorbestimmtes Drehmoment über der Booster-Eingangsseite und der Booster-Ausgangsseite anliegt, wird die zumindest eine Rolle auf ihrer eine Übersetzungsbahn bildenden Rampenpaarung aus einer Ruhelage in der entsprechenden Richtung gewälzt. Weil diese in Umlaufrichtung wirkende Kraft von der Übersetzungsbahn in eine radiale Bewegung übersetzt wird, wird infolge des Verrollens der Rolle das zumindest eine Wippenelement radial gegen die Trommel gepresst. Die antagonistische Kraft des zumindest einen Energiespeicherelements wird also überwunden und das Wippenelement (in einer Ausführungsform nach Art eines Bremsklotzes) radial gegen die Trommel gepresst. Damit ist von dem zumindest einen Wippenelement und der Trommel eine weitere, der Vorsteuer-Kupplung parallel-geschaltete, drehmomentübertragende Kupplung (als Trommel-Kupplung) gebildet. Diese parallel-geschaltete (Trommel-) Kupplung schließt nur dann, wenn das Reibpaket der Vorsteuer-Kupplung geschlossen wird und ein für das Schließen ausreichendes Drehmoment über der Booster-Eingangsseite und der Booster-Ausgangsseite anliegt. Wenn letzteres nicht gegeben ist, ist das von der Vorsteuer-Kupplung allein (maximal) übertragbare Drehmoment mehr als ausreichend. Die für ein gewünschtes (maximal) übertragbares Drehmoment erforderliche (radiale) Anpresskraft zwischen der Trommel und dem zumindest einen Wippenelement wird von einem Teil des anliegenden Drehmoments über der Booster-Eingangsseite und der Booster- Ausgangsseite mittels der Übersetzungsbahn bereitgestellt. Die Trommel und das zumindest eine Wippenelement sind für einen reinen Reibschluss, einen reinen Formschluss (unrunder Querschnitt, beispielsweise eine Verzahnung) oder einen zumindest initialen Reibschluss und zumindest anschließenden Formschluss eingerichtet, beispielsweise mittels eines Konus mit einem unrunden Querschnitt (beispielsweise etwa dreieckig mit abgerundeten Ecken, wie beispielsweise bei einer sogenannten Wedge-Clutch bekannt). When a predetermined torque is applied to the booster input side and the booster output side due to a friction torque on the pilot clutch, the at least one roller is rolled from a rest position in the corresponding direction on its ramp pair forming a transmission path. Because this force acting in the direction of rotation is translated into a radial movement by the translation path, the at least one rocker element is pressed radially against the drum as a result of the rolling of the roller. The antagonistic force of the at least one energy storage element is thus overcome and the rocker element (in one embodiment in the manner of a brake pad) is pressed radially against the drum. A further torque-transmitting clutch (as a drum clutch) connected in parallel with the pilot clutch is thus formed by the at least one rocker element and the drum. This parallel-connected (drum) clutch only closes when the friction pack of the pilot clutch is closed and there is sufficient torque for closing on the booster input side and the booster output side. If the latter is not the case, the (maximum) torque that can be transmitted by the pilot clutch alone is more than sufficient. The (radial) contact pressure between the drum and the at least one rocker element required for a desired (maximum) transmittable torque is provided by part of the applied torque via the booster input side and the booster output side by means of the transmission path. The drum and the at least one rocker element are set up for a pure friction fit, a pure form fit (non-round cross section, for example a toothing) or at least an initial friction fit and at least subsequent form fit, for example by means of a cone with a non-round cross section (For example, approximately triangular with rounded corners, as is known, for example, in a so-called wedge clutch).
Es sei darauf hingewiesen, dass mit der hier vorgeschlagenen Booster-Kupplung nicht allein ein sehr geringes Bauvolumen erzielbar ist, sondern darüber hinaus eine nahezu Hysterese-freie Drehmomentübertragung erzielbar ist. Dies folgt vor allem aus einer (zumindest nahezu, bevorzugt über eine angestrebte Lebensdauer wie bei einer üblichen Reibkupplung vernachlässigbare Schlupfverlagerung) schlupffreien Kraftübertragung zwischen der Rolle, dem Wippenelement und der entsprechenden Booster-Seite, also einem reinen Abrollen der Rolle innerhalb der Rampenpaarung. It should be pointed out that with the booster clutch proposed here not only can a very small construction volume be achieved, but in addition a torque transmission which is virtually free of hysteresis can be achieved. This results primarily from a slip displacement (at least almost, preferably negligible over a desired service life as with a conventional friction clutch) slip-free power transmission between the roller, the rocker element and the corresponding booster side, i.e. a pure rolling of the roller within the pair of ramps.
In einer Ausführungsform sind zwei oder mehr Wippenelemente vorgesehen, welche bevorzugt zu der Rotationsachse rotationssymmetrisch angeordnet sind, sodass die Booster-Kupplung mit einfachen Mitteln ausgewuchtet ist. Für eine geringe Anzahl von Komponenten und (Übersetzungs-) Bahnen ist eine Ausführungsform mit genau zwei Wippenelementen vorteilhaft. Für einen geringen Radial-Anteil bei dem zumindest einen Energiespeicherelement bei dem Kraftansatz an dem jeweiligen Wippenelement ist eine Ausführungsform mit genau drei Wippenelementen vorteilhaft. In one embodiment, two or more rocker elements are provided, which are preferably arranged rotationally symmetrically to the axis of rotation, so that the booster clutch is balanced using simple means. An embodiment with exactly two rocker elements is advantageous for a small number of components and (transmission) paths. An embodiment with exactly three rocker elements is advantageous for a small radial component in the at least one energy storage element when the force is applied to the respective rocker element.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist zumindest eines der folgenden Bauteile beziehungsweise zumindest eines der Bauteil einer der folgenden Baugruppen als Blechteil gefertigt, bevorzugt mittels Stanzen und/oder Blechumformung und so in großen Stückzahlen besonders kostengünstig herstellbar: eine Vorsteuer- Gegenplatte, eine Vorsteuer-Anpressplatte, eine Booster-Ausgangsseite, eine Booster-Eingangsseite, das zumindest eine Wippenelement, ein mitrotierender Kupplungsdeckel. In an advantageous embodiment, at least one of the following components or at least one of the components of one of the following assemblies is manufactured as a sheet metal part, preferably by means of stamping and/or sheet metal forming, and can thus be produced particularly cost-effectively in large quantities: a pilot control counter-plate, a pilot control pressure plate, a Booster output side, a booster input side, the at least one rocker element, a co-rotating clutch cover.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Booster-Kupplung vorgeschlagen, dass die Trommel mit der Vorsteuer-Ausgangsseite drehmomentübertragend verbunden ist, bevorzugt mit einer Vorsteuer-Ausgangskomponente einstückig gebildet ist. Die Trommel ist bei dieser Ausführungsform nicht zu der Vorsteuer-Kupplung separat mit dem Ausgang der Booster-Kupplung drehmomentübertragend verbunden, sondern mittelbar oder unmittelbar drehmomentübertragend mit der Vorsteuer- Ausgangsseite verbunden. Beispielsweise ist die Trommel separat von der Vorsteuer-Ausgangsseite gebildet und mit dieser beispielsweise über eine Steckverzahnung, Schraubverbindung oder Nietverbindung drehmomentübertragend verbunden. It is also proposed in an advantageous embodiment of the booster clutch that the drum is connected to the pilot control output side in a torque-transmitting manner, preferably being formed in one piece with a pilot control output component. In this embodiment, the drum is not separately connected to the pilot control clutch to transmit torque to the output of the booster clutch, but is directly or indirectly connected to the pilot control output side in a torque-transmitting manner. For example, the drum is formed separately from the pilot control output side and is connected to it in a torque-transmitting manner, for example via a spline, screw connection or riveted connection.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Trommel einstückig von einer Vorsteuer-Ausgangskom ponente, beispielsweise von der Vorsteuer-Gegenplatte, gebildet, wobei dann die Trommel axial überlappend mit dem Reibpaket der Vorsteuer-Eingangsseite angeordnet ist. Das von der Trommel übertragende Drehmoment ist somit parallel zu dem Drehmoment zwischen Vorsteuer- Eingangsseite und Vorsteuer-Ausgangsseite übertragen. In a preferred embodiment, the drum is formed in one piece by a pilot output component, for example the pilot counterplate, the drum then being arranged so as to overlap axially with the friction assembly on the pilot input side. The torque transmitted by the drum is thus transmitted parallel to the torque between the pilot control input side and the pilot control output side.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Booster-Kupplung vorgeschlagen, dass die Trommel mit dem Ausgang unmittelbar verbindbar, bevorzugt mit dem Ausgang einstückig gebildet, ist. It is further proposed in an advantageous embodiment of the booster clutch that the drum can be directly connected to the output, preferably formed in one piece with the output.
In einer alternativen Ausführungsform ist die Trommel mit dem Ausgang unmittelbar drehmomentfest verbunden oder mit diesem einstückig gebildet. Dies hat den Vorteil, dass die Steifigkeitskette der zueinander parallel-geschalteten Vorsteuer-Kupplung und der Trommel-Kupplung (Trommel und Wippenelement(e)) voneinander separat sind und jeweils unabhängig voneinander auslegbar sind. In an alternative embodiment, the drum is connected directly to the output in a torque-proof manner or is formed in one piece with it. This has the advantage that the rigidity chain of the parallel-connected pilot clutch and the drum clutch (drum and rocker element(s)) are separate from one another and can each be designed independently of one another.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Booster-Kupplung vorgeschlagen, dass das zumindest eine Wippenelement eine Kraftseite und eine Bahnseite aufweist, wobei die Bahnseite die zumindest eine zweite Rolle mit einer übersetzenden Rampenpaarung umfasst, wobei bevorzugt die Kraftseite an dem Wippenelement eingangsseitig angeordnet ist, und/oder wobei bevorzugt die Kraftseite eine erste Rolle zum radial-neutralen Übertragen einer Kraft in Umlaufrichtung umfasst. Bisherige bekannte Bauformen von selbstverstärkenden Kupplungen, wie zuvor erwähnt, sind oftmals schwer zu regeln, sodass es bei den Schließvorgängen und Öffnungsvorgängen zu Verzögerungen kommt und außerdem unerwünschte Vibrationen im Antriebsstrang auftreten. It is also proposed in an advantageous embodiment of the booster clutch that the at least one rocker element has a power side and a track side, the track side comprising the at least one second roller with a translating ramp pairing, with the power side preferably being arranged on the rocker element on the input side, and/or wherein the force side preferably comprises a first roller for radially neutral transmission of a force in the direction of rotation. Previously known designs of self-energizing clutches, as mentioned above, are often difficult to control, so that there are delays in the closing and opening operations and also undesired vibrations in the drive train.
Hier ist nun vorgeschlagen, dass eine Seite des Wippenelements eine Kraftseite ist, wie bereits eingangs erläutert. Eine solche Kraftseite hat die Aufgabe die Kraft zwischen dem Wippenelement und der entsprechenden Booster-Seite unabhängig von der jeweiligen (radialen) Lage des Wippenelements zu übertragen. It is now proposed here that one side of the rocker element is a force side, as already explained at the outset. The task of such a force side is to transmit the force between the rocker element and the corresponding booster side independently of the respective (radial) position of the rocker element.
Beispielsweise ist mit einer (ersten) Rolle in der Kraftseite in der Booster-Seite (beispielsweise einer Scheibe) sowie an dem Wippenelement jeweils ein radial ausgerichtetes Langloch beziehungsweise eine radial ausgerichtete Bahn gebildet. Damit ist eine Kraft in Umlaufrichtung unabhängig von jener infolge der als Übersetzungsbahn wirkenden Rampenpaarung der (zweiten) Rolle erzwungenen radialen relativen Lage des Wippenelements zu der kraftseitigen Booster-Seite übertragbar. In einer Ausführungsform ist zwar eine radial-neutrale Kraftübertragung erzielt, aber zugleich eine in Umlaufrichtung verstärkende Rampenpaarung vorgehalten, wobei also neben einem relativen Verdrehwinkel zwischen der Booster- Eingangsseite und der Booster-Ausgangsseite zudem überlagernd ein relativer Verdrehwinkel zwischen der entsprechenden Booster-Seite und dem Wippenelement erzeugt ist. Dieser überlagernde Verdrehwinkel ist abhängig von dem Betrag der relativen radialen Verlagerung des Wippenelements zu den Booster-Seiten infolge des Abrollens der zweiten Rolle auf der übersetzenden Rampenpaarung (Bahnseite). For example, a radially aligned slot or a radially aligned track is formed with a (first) roller on the power side in the booster side (for example a disk) and on the rocker element. A force in the direction of rotation can thus be transmitted independently of the radial relative position of the rocker element forced as a result of the ramp pairing of the (second) roller acting as a transmission path to the booster side on the force side. In one embodiment, a radially neutral power transmission is achieved, but at the same time a ramp pairing is provided that reinforces the direction of rotation, so that in addition to a relative angle of rotation between the booster input side and the booster output side, there is also an overlaying relative angle of rotation between the corresponding booster side and the Rocker element is generated. This superimposed torsion angle depends on the amount of the relative radial displacement of the rocker element to the booster sides as a result of the rolling of the second roller on the translating pair of ramps (web side).
Alternativ oder zusätzlich ist ein (erstes) Energiespeicherelement vorgesehen, welches beispielsweise in radialer Richtung verrutschbar oder um eine Achse parallel zu der Rotationsachse der Booster-Kupplung verkippbar ist, sodass eine radialneutrale Kraftübertragung zwischen der betreffenden Booster-Seite und der Kraftseite des Wippenelements gewährleistet ist. Alternatively or additionally, a (first) energy storage element is provided, which can be slipped in the radial direction or tilted about an axis parallel to the axis of rotation of the booster clutch, so that a radially neutral power transmission between the relevant booster side and the power side of the rocker element is ensured.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Kraftseite zwischen dem Wippenelement und der Booster-Eingangsseite, also eingangsseitig, gebildet. Damit ist eine mögliche Verklemmung ohne weitere Maßnahmen und mit einfachen Mitteln vermieden. Es ist damit eine nicht allein nahezu Hysterese-freie Drehmomentübertragung erzielbar, sondern auch bei einem Richtungswechsel der Drehmomentübertragung (beispielsweise im Einsatz in einem Kraftfahrzeug einem Wechsel zwischen Zugmoment und Schubmoment) wird einzig eine vernachlässigbare Verzögerung erzeugt. Dies bedeutet auch, dass dauerhaft und in jedem Zustand eine Regelbarkeit des Maximums des übertragbaren Drehmoments besteht. Indem also die Vorsteuer-Kupplung stufenlos zwischen einem offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand steuerbar ist, ist auch die Anpresskraft an der Trommel, welche von der Rampenpaarung und dem zumindest einen Wippenelement ausgeht, stufenlos gesteuert. Bei vorbekannten Konzepten wird hingegen die der Vorsteuer-Kupplung nachgeschaltete verstärkende Kupplung erst mit einem großen gegenläufigen Drehmoment wieder geöffnet. Dabei ist also keine stufenlose Regelbarkeit der verstärkenden Kupplung gegeben. In an advantageous embodiment, the power side is formed between the rocker element and the booster input side, that is to say on the input side. This eliminates a possible deadlock without further measures and with simple means avoided. It is not only possible to achieve almost hysteresis-free torque transmission, but only a negligible deceleration is generated when the torque transmission changes direction (for example, when used in a motor vehicle, a change between traction torque and overrun torque). This also means that the maximum torque that can be transmitted can be regulated permanently and in every state. Because the pilot clutch can be controlled steplessly between an open state and a closed state, the pressing force on the drum, which comes from the ramp pairing and the at least one rocker element, is also steplessly controlled. In the case of previously known concepts, on the other hand, the boosting clutch downstream of the pilot control clutch is only opened again with a large opposing torque. So there is no continuous controllability of the boosting clutch.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Booster-Kupplung vorgeschlagen, dass zumindest ein zweites Energiespeicherelement vorgesehen ist, welches drehmomentübertragend zwischen Booster-Eingangsseite und der Booster- Ausgangsseite angeordnet ist. It is also proposed in an advantageous embodiment of the booster clutch that at least one second energy storage element is provided, which is arranged to transmit torque between the booster input side and the booster output side.
Hier ist zumindest ein zweites Energiespeicherelement, beispielsweise eine Bogenfeder, eine Schraubendruckfeder (mit beispielsweise gerader Federachse), eine Blattfeder, ein Gasdruckspeicher oder vergleichbares, vorgesehen, welches drehmomentübertragend zwischen Booster-Eingangsseite und der Booster- Ausgangsseite angeordnet ist. Von Vorteil ist hier, dass mittels des zumindest einen zweiten Energiespeicherelements auftretende Torsionsschwingungen, beispielsweise von einer Verbrennungskraftmaschine, reduzierbar sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind zumindest zwei zweite Energiespeicherelemente vorgesehen, bevorzugt für eine Ausführungsform umfassend zumindest eine Schraubendruckfeder mit gerader Federachse, besonders bevorzugt drei oder mehr zweite Energiespeicherelemente. Für viele Anwendungsfälle ist es vorteilhaft zwei oder mehr Schraubendruckfedern radial-ineinander anzuordnen, von welchen gemeinsam ein zweites Energiespeicherelement gebildet ist. Die Booster-Eingangsseite und die Booster-Ausgangsseite weisen zur Abstützung des zumindest einen Energiespeicherelements bevorzugt eine entsprechende, bevorzugt einstückige, Verbindungseinrichtung auf, beispielsweise eine Anlagefläche und/oder eine Nietstelle. Wenn eine Änderung des anliegenden Drehmoments und einhergehend eine Drehzahldifferenz zwischen der Booster-Eingangsseite und der Booster-Ausgangsseite auftritt, wie beispielsweise bei einer Torsionsschwingung, ist die Kraft in Form von einer Stauchung, Dehnung, Torsion oder anderen Energieeinspeicherung von dem entsprechend ausgeführten zweiten Energiespeicherelement aufnehmbar und zeitverzögert, bevorzugt (nahezu) dissipationsfrei, an die Booster-Ausgangsseite weitergebbar. Damit stehen die Rollen dauerhaft unter einer Vorspannung und es wird ein Klappern reduziert oder verhindert. Weiterhin wird eine Ruhelage beziehungsweise Nominalposition sichergestellt beziehungsweise wiederhergestellt. Weiterhin ist darüber zugleich ein (bevorzugt für auslegungsgemäße Drehmomentspitzen schlagfreier) Anschlag für eine maximale relative Verdrehung zwischen der Booster-Eingangsseite und der Booster-Ausgangsseite schaffbar. At least one second energy storage element is provided here, for example an arc spring, a helical compression spring (for example with a straight spring axis), a leaf spring, a gas pressure accumulator or the like, which is arranged to transmit torque between the booster input side and the booster output side. The advantage here is that the at least one second energy storage element can be used to reduce torsional vibrations that occur, for example from an internal combustion engine. In a preferred embodiment, at least two second energy storage elements are provided, preferably for one embodiment comprising at least one helical compression spring with a straight spring axis, particularly preferably three or more second energy storage elements. For many applications, it is advantageous to arrange two or more helical compression springs radially one inside the other, which together form a second energy storage element. To support the at least one energy storage element, the booster input side and the booster output side preferably have a corresponding, preferably one-piece, connection device, for example a contact surface and/or a rivet point. If there is a change in the applied torque and, as a result, a speed difference between the booster input side and the booster output side, such as in the case of torsional vibration, the force in the form of compression, expansion, torsion or other energy storage can be absorbed by the correspondingly designed second energy storage element and with a time delay, preferably (virtually) dissipation-free, can be passed on to the booster output side. This means that the rollers are permanently under tension and rattling is reduced or prevented. Furthermore, a rest position or nominal position is ensured or restored. Furthermore, a stop (preferably impact-free for design torque peaks) can be created at the same time for maximum relative rotation between the booster input side and the booster output side.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Booster-Kupplung vorgeschlagen, dass von der Booster-Ausgangsseite die Vorsteuer-Eingangsseite einstückig gebildet ist. It is also proposed in an advantageous embodiment of the booster clutch that the pilot control input side of the booster output side is formed in one piece.
Dazu ist die Booster-Ausgangsseite axial zwischen der Vorsteuer-Gegenplatte und der Vorsteuer-Anpressplatte angeordnet, wobei bei dieser Ausführungsform die Booster-Ausgangsseite dann als (Vorsteuer-) Reibscheibe eingerichtet ist. Beispielsweise ist dann ein Reibbelag, bevorzugt zwei Reibbeläge axial-beidseitig, auf der Booster-Ausgangsseite aufgebracht, welcher mit der Vorsteuer-Gegenplatte und der axial gegenüberliegenden Vorsteuer-Anpressplatte reibschlüssig in Kontakt treten. For this purpose, the booster output side is arranged axially between the pilot control counterplate and the pilot control pressure plate, with the booster output side then being set up as a (pilot control) friction disc in this embodiment. For example, a friction lining, preferably two friction linings axially on both sides, is then applied to the booster output side, which comes into frictional contact with the pilot counterplate and the axially opposite pilot pressure plate.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind das zumindest eine Wippenelement und die Booster-Ausgangsseite in einem gemeinsamen axialen Bauraum zwischen einer Booster-Eingangsseite angeordnet, wobei die Booster-Eingangsseite zwei, beispielsweise miteinander mit einem Abstandsbolzen, drehmomentfest verbundenen Scheiben umfasst. Das zumindest eine erstes Energiespeicherelement ist bevorzugt zwischen dem zumindest einen Wippenelement und das optionale zweite Energiespeicherelement zwischen der Booster-Ausgangsseite und der Booster-Eingangsseite radial-außerhalb des ersten Energiespeicherelements und des zumindest einen Wippenelements angeordnet. Die zumindest eine zweite Rolle ist radial-außerhalb des zumindest einen Wippenelements, bevorzugt auf (zumindest etwa) dem gleichen Umfangskreis angeordnet. Dieser Umfangskreis ist ein solcher Kreis, zu welchem die Federachse tangential ausgerichtet ist und auf welchem im Mittel die zweite Rollenachse liegt. Der zumindest eine Reibbelag ist radial- außerhalb des zumindest einen Wippenelements und der zumindest einen zweiten Rolle angeordnet. In an advantageous embodiment, the at least one rocker element and the booster output side are arranged in a common axial installation space between a booster input side, the booster input side comprising two disks connected to one another in a torque-proof manner, for example with a spacer bolt. The at least one first energy storage element is preferably arranged between the at least one rocker element and the optional second energy storage element between the booster output side and the booster input side radially outside of the first energy storage element and the at least one rocker element. The at least one second roller is arranged radially outside of the at least one rocker element, preferably on (at least approximately) the same circumferential circle. This circumferential circle is such a circle to which the spring axis is aligned tangentially and on which the second roller axis lies in the middle. The at least one friction lining is arranged radially outside of the at least one rocker element and the at least one second roller.
Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform der Booster-Kupplung vorgeschlagen, dass die Vorsteuer-Ausgangsseite mit einer ersten Torsionssteifigkeit und die Trommel mit einer zweiten Torsionssteifigkeit mit einem Ausgang drehmomentübertragend verbunden sind, wobei die erste Torsionssteifigkeit größer als die zweite Torsionssteifigkeit ist. It is also proposed in an advantageous embodiment of the booster clutch that the pilot output side with a first torsional stiffness and the drum with a second torsional stiffness are connected to an output in a torque-transmitting manner, the first torsional stiffness being greater than the second torsional stiffness.
In einer Ausführungsform kommt es im Reibkontakt zwischen dem zumindest einen Wippenelement und der Trommel während der Belastung zu Rutschphasen, damit der Rampenmechanismus der übersetzenden Rampenpaarung nachrücken kann.In one embodiment, slipping phases occur in the frictional contact between the at least one rocker element and the drum during the load, so that the ramp mechanism of the translating ramp pairing can move up.
Um den hierbei zurückgelegten Weg muss sich das System bei Entlastung, und zwar entgegen dem nun in entgegengesetzter Richtung wirkenden Reibmoment, wieder zurückbewegen, um die Verspannung im System zu lösen. Eine Selbsthemmung dieser Bewegung tritt auf, wenn das maximale Reibmoment größer ist als die horizontale Komponente der Normalkraft im Rollenrampenkontakt, also wenn das Produkt aus dem Kosinus des Steigungswinkels der Rampenpaarung, der Normalkraft und dem Reibungskoeffizienten größer ist als das Produkt aus der Normalkraft und dem Sinus des Steigungswinkels der Rampenpaarung. Dies ist umgeformt der Fall, wenn das (Reibwinkel-) Verhältnis aus dem Reibungskoeffizienten (Zähler) und dem Tangens des Steigungswinkels der Rampenpaarung (Nenner) größer eins ist. When the load is relieved, the system has to move back by the distance covered, counter to the friction torque now acting in the opposite direction, in order to release the tension in the system. Self-locking of this movement occurs when the maximum frictional torque is greater than the horizontal component of the normal force in the roller ramp contact, i.e. when the product of the cosine of the slope angle of the ramp pair, the normal force and the coefficient of friction is greater than the product of the normal force and the sine the slope angle of the ramp pairing. This is the case when the (friction angle) ratio of the friction coefficient (numerator) and the tangent of the gradient angle of the ramp pairing (denominator) is greater than one.
Dies ist der Fall, wenn für die Kraftübertragung eine Verstärkung größer als Faktor 2 [zwei] erzielt werden soll. Der Faktor der Verstärkung ist das Verhältnis von dem maximal übertragbaren Drehmoment der Trommelkupplung (Zähler) und dem maximal übertragbaren Vorsteuermoment der Vorsteuer-Kupplung (Nenner). This is the case when a gain greater than a factor of 2 [two] is to be achieved for the power transmission. The factor of amplification is the ratio of that maximum transmittable torque of the drum clutch (numerator) and the maximum transmittable pilot torque of the pilot clutch (denominator).
Die Verspannung im System lässt sich jedoch jederzeit lösen, wenn das maximal übertragbare Vorsteuermoment der Vorsteuer-Kupplung begrenzt ist auf einen Betrag kleiner als das Produkt aus der Normalkraft und dem Sinus des Steigungswinkels der Rampenpaarung beziehungsweise kleiner als das Produkt aus der vor dem Lösen der Trommelkupplung zuletzt eingespeicherten Anpresskraft und dem Tangens des Steigungswinkels der Rampenpaarung. Daraus folgt, dass für eine Vermeidung einer Selbsthemmung die zweite Torsionssteifigkeit (zwischen der Trommel und dem Ausgang) geringer als die erste Torsionssteifigkeit (zwischen der Vorsteuer-Ausgangsseite und dem Ausgang) sein muss. Zugleich muss das Verhältnis aus den beiden Torsionssteifigkeiten kleiner als das Reibwinkelverhältnis sein, damit sich das Trommelmoment der Trommel-Kupplung sicher über das Vorsteuermoment der Vorsteuer-Kupplung steuern lässt. However, the tension in the system can be released at any time if the maximum transmittable pilot control torque of the pilot control clutch is limited to an amount smaller than the product of the normal force and the sine of the slope angle of the ramp pairing or smaller than the product of the before the drum clutch was released last stored contact pressure and the tangent of the gradient angle of the ramp pairing. It follows that to avoid self-locking, the second torsional stiffness (between the drum and the output) must be less than the first torsional stiffness (between the pilot output side and the output). At the same time, the ratio of the two torsional rigidities must be smaller than the friction angle ratio, so that the drum torque of the drum clutch can be reliably controlled via the pilot torque of the pilot clutch.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Antriebsstrang vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: According to a further aspect, a drive train is proposed, having at least the following components:
- zumindest eine Antriebsmaschine zum Abgeben eines Drehmoments; - At least one prime mover for delivering a torque;
- zumindest einen Verbraucher zum Aufnehmen eines Drehmoments; - At least one consumer for receiving a torque;
- ein Getriebe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der zumindest einen Antriebsmaschine und einem Verbraucher; und - A transmission for transmitting a torque between the at least one drive machine and a consumer; and
- eine Booster-Kupplung nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung, wobei mittels der Booster-Kupplung ein Drehmoment zwischen der zumindest einen Antriebsmaschine und dem Verbraucher übertragbar ist. - A booster clutch according to an embodiment according to the above description, wherein a torque between the at least one drive machine and the consumer can be transmitted by means of the booster clutch.
Der hier vorgeschlagene Antriebsstrang umfasst eine erste Antriebsmaschine, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Verbrennerwelle und ein Getriebe zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der Verbrennerwelle und einem Verbraucher, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug die Vortriebsräder. Mittels der Booster-Kupplung, welche nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung ausgeführt ist, ist die Drehmomentübertragung zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Verbraucher übertragbar, wobei eine sehr geringe (externe) Kraft beziehungsweise Druck zum Betätigen der Booster-Kupplung aufgewendet werden muss. Eine Betätigungseinrichtung ist somit mit kleiner Bauraumforderung und/oder kostengünstig ausführbar. Eine Drehmomentübertragung zwischen dem Verbraucher und der Verbrennerwelle ist bevorzugt in beiden Richtungen möglich, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug zum Beschleunigen des Kraftfahrzeugs (Zugbetrieb) und in Gegenrichtung (Schubbetrieb) beispielsweise zum Einsatz der Motorbremse zum Entschleunigen des Kraftfahrzeugs. The drive train proposed here comprises a first drive machine, for example an internal combustion engine with a combustion engine shaft and a transmission for transmitting torque between the combustion engine shaft and a consumer, for example the drive wheels in a motor vehicle. By means of the booster clutch, which is designed according to an embodiment according to the above description, the torque transmission between the internal combustion engine and the consumer can be transmitted, with a very low (external) force or pressure has to be applied to actuate the booster clutch. An actuating device can thus be implemented with a small installation space requirement and/or at low cost. Torque transmission between the consumer and the combustion engine shaft is preferably possible in both directions, for example in a motor vehicle to accelerate the motor vehicle (traction mode) and in the opposite direction (overrun mode), for example to use the engine brake to decelerate the motor vehicle.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Antriebsstrangs ist weiterhin eine elektrische Antriebsmaschine mit einer Rotorwelle in den Drehmomentfluss ausgangsseitig der Booster-Kupplung und vor den Verbraucher geschaltet. Beispielsweise ist so bei geöffneter Booster-Kupplung ein rein elektrischer Betrieb der Verbraucher ermöglicht. In einer Ausführungsform bilden die elektrische Antriebsmaschine und die Booster-Kupplung gemeinsam ein sogenanntes Hybrid- Modul, welches als eine Baueinheit in den Antriebsstrang einfach integrierbar ist. In a preferred embodiment of the drive train, an electric drive machine with a rotor shaft is also connected in the torque flow on the output side of the booster clutch and in front of the consumer. For example, when the booster clutch is open, the consumers can be operated purely electrically. In one embodiment, the electric drive motor and the booster clutch together form what is known as a hybrid module, which can be easily integrated into the drive train as a structural unit.
Mit dem hier vorgeschlagenen Antriebsstrang, welcher die oben beschriebene Booster-Kupplung umfasst, ist mit verringerter Anpresskraft ein hohes Drehmoment zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe übertragbar, wobei zugleich ein sehr geringer axialer Bauraum benötigt wird. With the drive train proposed here, which includes the booster clutch described above, a high torque can be transmitted between the internal combustion engine and the transmission with reduced contact pressure, with very little axial space being required at the same time.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend einen Antriebsstrang nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung und zumindest ein Vortriebsrad, wobei zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs das zumindest eine Vortriebsrad mittels des Antriebsstrangs antreibbar ist. According to a further aspect, a motor vehicle is proposed, having a drive train according to an embodiment according to the above description and at least one drive wheel, wherein the at least one drive wheel can be driven by means of the drive train to propel the motor vehicle.
Der Bauraum ist gerade bei Kraftfahrzeugen aufgrund der zunehmenden Anzahl von Komponenten besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, einen Antriebsstrang kleiner Baugröße zu verwenden. Mit dem gewünschten sogenannten Downsizing der Antriebsmaschine bei einer gleichzeitigen Verringerung der Betriebsdrehzahlen wird die Intensität der störenden Torsionsschwingungen erhöht. Eine ähnliche Problemstellung ergibt sich bei der sogenannten Hybridisierung, bei welcher eine elektrische Antriebsmaschine im Betrieb immer häufiger in Einsatz gebracht wird oder sogar die Hauptdrehmomentquelle bildet und eine möglichst kleine Verbrennungskraftmaschine einzusetzen ist, welche aber deutlich häufiger dem Antriebsstrang zugeschaltet und wieder weggeschaltet werden muss. Es ist daher eine Herausforderung, eine ausreichende Vergleichmäßigung von Drehungleichförmigkeiten und eine ausreichende Betätigungskraft bei gleichzeitig geringen Teilekosten und geringem verfügbarem Bauraum bereitzustellen. The installation space is particularly small in motor vehicles due to the increasing number of components and it is therefore particularly advantageous to use a drive train of small size. With the desired so-called downsizing of the drive machine with a simultaneous reduction in the operating speeds, the intensity of the disruptive torsional vibrations is increased. A similar problem arises with so-called hybridization, in which an electric drive machine is used more and more frequently in operation is brought or even forms the main source of torque and the smallest possible internal combustion engine is to be used, which, however, must be switched on and off the drive train much more frequently. It is therefore a challenge to provide a sufficient leveling out of rotational irregularities and a sufficient actuating force with low part costs and little available installation space at the same time.
Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Aggregate in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. This problem is exacerbated in the case of passenger cars in the small car class according to the European classification. The aggregates used in a passenger car in the small car class are not significantly smaller than in passenger cars in larger car classes. Nevertheless, the space available in small cars is much smaller.
Bei dem hier vorgeschlagenen Kraftfahrzeug, dessen Antriebsstrang die oben beschriebene Booster-Kupplung umfasst, ist mit verringerter Anpresskraft ein hohes Drehmoment zwischen der Verbrennungskraftmaschine und dem Getriebe übertragbar, wobei zugleich ein sehr geringer axialer Bauraum benötigt wird. In the motor vehicle proposed here, whose drive train includes the booster clutch described above, a high torque can be transmitted between the internal combustion engine and the transmission with a reduced contact pressure, with very little axial space being required at the same time.
Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im IIS-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Audi A1 , Volkswagen Polo, Opel Corsa oder Renault Clio. Bekannte Hybrid- Fahrzeuge sind BMW 330e oder der Toyota Yaris Hybrid. Als Mild-Hybride bekannt sind beispielsweise ein Audi A6 50 TFSI e oder ein BMW X2 xDrive25e. Passenger cars are assigned to a vehicle class according to, for example, size, price, weight and performance, with this definition being subject to constant change according to market needs. In the IIS market, vehicles in the small and micro car classes are assigned to the subcompact car class according to the European classification, and in the British market they correspond to the supermini class or the city car class. Examples of the subcompact class are a Volkswagen up! or a Renault Twingo. Examples of the small car class are an Audi A1, Volkswagen Polo, Opel Corsa or Renault Clio. Well-known hybrid vehicles are the BMW 330e or the Toyota Yaris Hybrid. An Audi A6 50 TFSI e or a BMW X2 xDrive25e, for example, are known as mild hybrids.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in The invention described above is explained in detail below against the relevant technical background with reference to the accompanying drawings, which show preferred embodiments. The invention is in no way limited by the purely schematic drawings, where it should be noted that the drawings are not true to scale and are not suitable for defining proportions. It is presented in
Fig. 1 : ein Schaltschema einer Booster-Kupplung im unverstärkten Zustand; 1: a shifting diagram of a booster clutch in the non-boosted state;
Fig. 2: das Schaltschema nach Fig. 1 im verstärkenden Zustand; FIG. 2: the circuit diagram according to FIG. 1 in the amplifying state;
Fig. 3: ein Ausschnitt einer Booster-Kupplung von der Trommel bis zur Booster- Ausgangsseite; 3 shows a section of a booster clutch from the drum to the booster output side;
Fig. 4: eine Booster-Kupplung in einer Schnittansicht; und Fig. 5: ein Kraftfahrzeug mit einem Antriebsstrang. 4: a booster clutch in a sectional view; and FIG. 5: a motor vehicle with a drive train.
In Fig. 1 ist ein Schaltschema einer Booster-Kupplung 1 in einer vorteilhaften Ausführungsform gezeigt. Das Schaltschema ist ein translatorisches Ersatzmodell. Die (geraden) waagerechten Pfeile entsprechen in einer realen Umsetzung (wie beispielsweise in Fig. 3 oder Fig. 4 gezeigt) der Umlaufrichtung 22. Die vertikalen Pfeile entsprechen in der realen Umsetzung der Radialrichtung. Ein Eingangsmoment 30 liegt an der Booster-Eingangsseite 10 an und resultiert in einem (gesamten) Verdrehwinkel 31, wobei zunächst ein eingangsseitiger Verdrehwinkel 32 auf die hier (rein optional) als reine Kraftseite 20 mit einer ersten Rolle 12 ausgebildeten Eingangsseite des Wippenelements 11 unabhängig von der relativen vertikalen (also radialen) Lage wirkt. Wenn die Vorsteuer-Kupplung 4 offen ist, wird das Wippenelement 11 einfach darstellungsgemäß nach rechts verdreht. Erst wenn die Vorsteuer-Kupplung 4 (ausreichend stark) geschlossen ist, also das Reibpaket 5 verpresst ist, wird die Vorsteuer-Eingangsseite 6 zu der Vorsteuer-Ausgangsseite 7 fixiert und damit die Booster-Ausgangsseite 8 fixiert. Die Vorsteuer-Ausgangsseite 7 ist mit dem Ausgang 19 verbunden, an welchem ein dem Eingangsmoment 30 antagonistisches Ausgangsmoment 33 anliegt und in einem Vorsteuermoment 34 an der Vorsteuer-Ausgangsseite 7 resultiert. Das Wippenelement 11 ist gegen eine Radial-Abstützung 35 gelagert. Diese Radial-Abstützung 35 ist beispielsweise von der Booster-Eingangsseite 10, Booster-Ausgangsseite 8 oder dem Ausgang 19 gebildet. Alternativ oder zusätzlich ist das Wippenelement 11 an sich selbst oder einem benachbarten weiteren Wippenelement 11 abgestützt (vergleiche Fig. 3). 1 shows a circuit diagram of a booster clutch 1 in an advantageous embodiment. The switching scheme is a translatory substitute model. The (straight) horizontal arrows correspond to the direction of rotation 22 in a real implementation (as shown, for example, in FIG. 3 or FIG. 4). The vertical arrows correspond to the radial direction in the real implementation. An input torque 30 is applied to the booster input side 10 and results in a (total) torsion angle 31, with an input-side torsion angle 32 initially acting on the input side of the rocker element 11, which is designed here (purely optional) as a pure power side 20 with a first roller 12, independently of the relative vertical (i.e. radial) position. If the pilot clutch 4 is open, the rocker element 11 is simply rotated to the right as shown. Only when the pilot clutch 4 is closed (sufficiently strong), that is to say the friction pack 5 is pressed, is the pilot control input side 6 fixed to the pilot control output side 7 and thus the booster output side 8 is fixed. The pilot control output side 7 is connected to the output 19 at which an output torque 33 antagonistic to the input torque 30 is present and results in a pilot control torque 34 on the pilot control output side 7 . The rocker element 11 is mounted against a radial support 35 . This radial support 35 is formed, for example, by the booster input side 10, the booster output side 8 or the output 19. Alternatively or additionally, the rocker element 11 is supported on itself or on an adjacent further rocker element 11 (cf. FIG. 3).
In Fig. 2 ist das Schaltschema nach Fig. 1 im verstärkenden Zustand gezeigt. Auch hier liegt ein Eingangsmoment 30 an der Booster-Eingangsseite 10 an und resultiert in einem (gesamten) Verdrehwinkel 31. Die Vorsteuer-Kupplung 4 ist hier (ausreichend stark) geschlossen, also das Reibpaket 5 verpresst. Somit ist die Vorsteuer-Eingangsseite 6 zu der Vorsteuer-Ausgangsseite 7 fixiert und damit auch die Booster-Ausgangsseite 8 fixiert. Damit findet an der (hier rein optional als einzige) Bahnseite 21 ausgebildeten Ausgangsseite des Wippenelements 11 mittels der Rampenpaarung 14 aus (wippenseitiger) Wippenbahn 36 und (vorsteuerseitiger) Gegenbahn 37 ein Verrollen der zweiten Rolle 13 statt, welche in einer vertikalen (also radialen) Bewegung des Wippenelements 11 resultiert. Hieraus folgt ein relativer Verdrehwinkel 38 zwischen dem Wippenelement 11 und der Booster- Ausgangsseite 8, also der Vorsteuer-Eingangsseite 6. Das Wippenelement 11 legt infolge eines ausreichend großen wippenseitigen Verdrehwinkels 38 einen so großen Trommeleinrückweg 39 (vertikale, also radiale Bewegung) entgegen der (ersten) Federkraft 40 zurück, dass das Wippenelement 11 vertikal (radial) gegen die Trommel 16 gepresst wird und so drehmomentübertragend mit dem Ausgang 19 verbunden ist. Hieraus folgt eine Anpresskraft 41 zwischen dem Wippenelement 11 und der Trommel 16 und damit ein reibschlüssiges Booster-Moment 42 (darstellungsgemäß nach links). An der Kraftseite 20 des Wippenelements 11 findet lediglich eine Verlagerung der dortigen ersten Rolle 12 statt. Die Kraft (beziehungsweise das Eingangsmoment 30) und der Weg (beziehungsweise der eingangsseitige Verdrehwinkel 32) werden ohne Übersetzung übertragen. In Fig. 2, the circuit diagram of FIG. 1 is shown in the amplifying state. Here, too, an input torque 30 is applied to the booster input side 10 and results in a (total) angle of rotation 31. The pilot control clutch 4 is closed (sufficiently strongly) here, ie the friction pack 5 is pressed. Thus, the pilot control input side 6 is fixed to the pilot control output side 7 and thus the booster output side 8 is also fixed. As a result, the second roller 13 rolls on the track side 21 (here purely optionally as the only) output side of the rocker element 11 by means of the pairing of ramps 14 made up of (rocker-side) rocker track 36 and (pilot-side) counter-track 37, which rolls in a vertical (i.e. radial) Movement of the rocker element 11 results. This results in a relative angle of rotation 38 between the rocker element 11 and the booster output side 8, i.e. the pilot control input side 6. The rocker element 11 places such a large drum engagement path 39 (vertical, i.e. radial movement) as a result of a sufficiently large tilting angle 38 on the rocker side first) spring force 40 back so that the rocker element 11 is pressed vertically (radially) against the drum 16 and is thus connected to the output 19 in a torque-transmitting manner. This results in a contact pressure 41 between the rocker element 11 and the drum 16 and thus a frictional booster moment 42 (to the left according to the illustration). On the power side 20 of the rocker element 11 only a displacement of the first roller 12 takes place there. The force (or the input torque 30) and the path (or the input-side torsion angle 32) are transmitted without translation.
Die Booster-Kupplung 1 wird somit über die Vorsteuer-Kupplung 4 von einem Teil des Eingangsmoments 30 geschlossen, und zwar mittels der Vorsteuer-Kupplung 4 gesteuert (beziehungsweise bei umgekehrter Drehmomentrichtung von dem Ausgangsmoment 33). Das maximal übertragbare Drehmoment ist verstärkt. Hierbei bleibt in jedem Zustand das (maximal) übertragbare Drehmoment mittels der Vorsteuer-Kupplung 4 steuerbar. The booster clutch 1 is thus closed via the pilot clutch 4 by part of the input torque 30, specifically controlled by means of the pilot clutch 4 (or by the output torque 33 in the case of reverse torque direction). The maximum transmittable torque is increased. In this case, the (maximum) transmissible torque remains controllable by means of the pilot clutch 4 in every state.
In Fig. 3 ist die Booster-Eingangsseite 10 bis zur Booster-Ausgangsseite 8 einer Vorsteuer-Kupplung 4 in einer schematischen geschnittenen Vorderansicht gezeigt, wobei also die Rotationsachse 2 normal zu der Bildebene ausgerichtet ist. Radialaußen ist die Booster-Ausgangsseite 8 von einer Ring-Scheibe gebildet. Radial- innen ist die Trommel 16 als geschnittener Ring gezeigt. In dieser Ausführungsform ist (rein optional) von noch weiter radial-innen bis in (ebenfalls rein optional) radialer Überlappung mit der Ring-Scheibe der Booster-Ausgangsseite 8 im Hintergrund die (beispielsweise zweite) Scheibe 43 der Booster-Eingangsseite 10 zu sehen. Radial zwischen der Ring-Scheibe der Booster-Ausgangsseite 8 und der Trommel 16 sind (hier rein optional drei) Wippenelemente 11 angeordnet, welche in dem gezeigten (offenen) Zustand radial-innen einen definierten Radialspalt zu der Trommel 16 vorhalten. Bei dieser Ausführungsform ist an den Wippenelementen 11 jeweils eine eingangsseitige Kraftseite 20 mit einer (rein optional einzigen) ersten Rolle 12 (hier ist der Übersichtlichkeit halber pars-pro-toto nur die im Bild oberste bezeichnet) und eine ausgangsseitige Bahnseite 21 mit (rein optional zwei) zweiten Rollen 13 (hier ist der Übersichtlichkeit halber pars-pro-toto nur die im Bild linke bezeichnet) gebildet. 3 shows the booster input side 10 to the booster output side 8 of a pilot clutch 4 in a schematic sectional front view, with the axis of rotation 2 being aligned normal to the image plane. On the radial outside, the booster output side 8 is formed by an annular disk. The drum 16 is shown radially on the inside as a cut ring. In this embodiment (purely optional) from even further radially inward to (likewise purely optional) radial overlapping with the ring disk of the booster output side 8 in the background the (e.g. second) disk 43 of the booster input side 10 can be seen. Rocker elements 11 are arranged radially between the ring disk of the booster output side 8 and the drum 16 (here purely optionally three), which in the shown (open) state maintain a defined radial gap to the drum 16 radially on the inside. In this embodiment, the rocker elements 11 each have an input-side force side 20 with a (purely optional) first roller 12 (here, for the sake of clarity, only the top one in the figure is labeled pars-pro-toto) and an output-side web side 21 with (purely optional two) second rollers 13 (here, for the sake of clarity, pars-pro-toto only the one on the left in the picture is designated).
Zwischen der Booster-Eingangsseite 10 und der Booster-Ausgangsseite 8 sind (rein optional drei) zweite Energiespeicherelemente 23 drehmomentübertragend abgestützt und bilden einen Anschlag für einen maximalen Verdrehwinkel zwischen den beiden Seiten. Die zweiten Energiespeicherelemente 23 sind ausreichend weich für eine gewünschte Booster-Charakteristik der Booster-Kupplung 1. Die Wippenelemente 11 sind (rein optional) gegeneinander mittels einer korrespondierenden Anzahl von ersten Energiespeicherelementen 15 aneinander abgestützt. Diese ersten Energiespeicherelemente 15 weisen sowohl einen radialen Kraftanteil als auch einen Kraftanteil in Umlaufrichtung 22 auf, sodass deren (antagonistische) Kraft überwunden werden muss, um die Wippenelemente 11 für einen Reibschluss nach radial-innen gegen die Trommel 16 zu pressen. In einer Ausführungsform ist damit ein reiner Schutz gegen ungewolltes Schleifen im offenen Zustand der Booster-Kupplung 1 vorgehalten. In einer andern Ausführungsform ist damit zudem ein definierter Drehmoment-Bereich vorgehalten, in welchem ein Drehmoment allein von der Vorsteuer-Kupplung 4 (vergleiche Fig. 4) übertragen wird. Between the booster input side 10 and the booster output side 8 (purely optionally three) second energy storage elements 23 are supported in a torque-transmitting manner and form a stop for a maximum angle of rotation between the two sides. The second energy storage elements 23 are sufficiently soft for a desired booster characteristic of the booster clutch 1. The rocker elements 11 are (purely optional) supported against one another by means of a corresponding number of first energy storage elements 15 on one another. These first energy storage elements 15 have both a radial force component and a force component in the direction of rotation 22 so that their (antagonistic) force must be overcome in order to press the rocker elements 11 radially inwards against the drum 16 for frictional engagement. In one embodiment, pure protection against unwanted slipping in the open state of the booster clutch 1 is thus provided. In another embodiment, a defined torque range is also available, in which a torque is transmitted solely by the pilot clutch 4 (compare FIG. 4).
Wenn ein Drehmoment über der Booster-Eingangsseite 10 und der Booster- Ausgangsseite 8 anliegt, was nur bei einer verpressten Vorsteuer-Kupplung 4 gegeben ist (vergleiche Fig. 4), verdreht sich die Booster-Eingangsseite 10 relativ zu der Booster-Ausgangsseite 8. Die Wippenelemente 11 werden jeweils mittels der ersten Rollen 12 (Kraftseite 20) mitgenommen. Die relative Verdrehung der Wippenelemente 11 zu der Booster-Ausgangsseite 8 wiederum erzwingt ein Abrollen der zweiten Rollen 13 auf der Wippenbahn 36 und der komplementären Gegenbahn 37 der betreffenden Rampenpaarung 14. Aufgrund des Steigungswinkels (hier nicht deutlich zu erkennen) abweichend von einer reinen Umlaufrichtung 22 wird damit eine radial-einwärtige Bewegung des jeweiligen Wippenelements 11 entgegen der Speicherkraft der ersten Energiespeicherelemente 15 erzwungen. Damit werden (nach Überwinden des besagten Radialspalts) die Wippenelemente 11 gegen die Trommel 16 gepresst, also die Trommel-Kupplung geschlossen. When a torque is applied to the booster input side 10 and the booster output side 8, which is only the case with a compressed pilot clutch 4 (see FIG. 4), the booster input side 10 rotates relative to the booster output side 8. The rocker elements 11 are each carried along by means of the first rollers 12 (power side 20). The relative rotation of the Rocker elements 11 to the booster output side 8 in turn forces the second rollers 13 to roll on the rocker track 36 and the complementary counter track 37 of the ramp pair 14 in question -Inward movement of the respective rocker element 11 against the storage force of the first energy storage elements 15 forced. The rocker elements 11 are thus pressed against the drum 16 (after the said radial gap has been overcome), ie the drum clutch is closed.
Bei den ersten Rollen 12 wird die (aus einem Teil) des anliegenden Drehmoments resultierende Kraft in Umlaufrichtung 22 weiterhin übertragen und (beispielsweise einzig) die sich verändernde relative radiale Lage der Wippenelemente 11 zu der Booster-Eingangsseite 10 mittels Verrollen ausgeglichen. Hierzu läuft eine jeweilige erste Rolle 12 auf einer Wippenbahn 36 und einer (hier verdeckten und daher gestrichelt dargestellten) komplementären Gegenbahn 37 der betreffenden Rampenpaarung 14 ab. Diese Rampenpaarung 14 ist bevorzugt nicht übersetzend, sondern neutral ausgeführt. Die Rollen 12,13 sind hier in einer neutralen Stellung (ohne anliegendes Drehmoment) gezeigt. Eine Umkehr der Drehmomentrichtung führt zu einer gegenläufigen Verdrehung, welche bei einer vernachlässigbaren Hysterese aufgrund eines zwangsläufigen Nulldurchgangs auch bei der Drehmomentübertragung nicht spürbar und auch aufgrund des sanften Schließens der Trommel-Kupplung nicht hörbar ist. In the case of the first rollers 12, the force resulting from (part of) the applied torque is still transmitted in the direction of rotation 22 and (for example only) the changing relative radial position of the rocker elements 11 to the booster input side 10 is compensated for by rolling. For this purpose, a respective first roller 12 runs on a seesaw track 36 and a complementary counter-track 37 (covered here and therefore shown with a broken line) of the pair of ramps 14 in question. This pairing of ramps 14 is preferably not implemented in a translating manner, but rather in a neutral manner. The rollers 12,13 are shown here in a neutral position (no torque applied). A reversal of the torque direction leads to a twisting in the opposite direction, which, with a negligible hysteresis due to an inevitable zero crossing, is not noticeable even during torque transmission and is also not audible due to the gentle closing of the drum clutch.
In Fig. 4 ist eine Booster-Kupplung 1 in einer Schnittansicht gezeigt, wobei unten in der Darstellung die Rotationsachse 2 gezeigt ist. Links in der Darstellung ist eine Eingangswelle 9, beispielsweise eine Verbrennerwelle 44 beziehungsweise ein entsprechender Anschluss, vorgesehen, welche mit einer zweiten Scheibe 43 einer Booster-Eingangsseite 10 drehmomentfest verbunden ist. Die zweite Scheibe 43 ist mit der ersten Scheibe 45 drehmomentfest verbunden (im Schnitt nicht sichtbar). Über die im Schnitt liegende erste Rolle 12 ist die Booster-Eingangsseite 10 drehmomentübertragend mit einem Wippenelement 11 verbunden. Das Wippenelement 11 ist über eine in diesem Schnitt nicht sichtbare zweite Rolle 13 mit der Booster-Ausgangsseite 8 drehmomentübertragend verbunden. Die Scheiben 45,43 der Booster-Eingangsseite 10 sind zudem über ein zweites Energiespeicherelement 23 mit der Booster-Ausgangsseite 8 verbunden. Radialinnerhalb der Wippenelemente 11 ist eine Trommel 16 mit einem definierten Radialspalt beabstandet angeordnet, wobei hier die Trommel 16 (rein optional) einstückig mit der Vorsteuer-Gegenplatte 17 gebildet ist. Die Komponenten von der Trommel 16 bis zu der Booster-Ausgangsseite 8 sind zumindest prinzipiell wie in Fig. 3 erläutert miteinander drehmomentübertragend verbunden. FIG. 4 shows a booster clutch 1 in a sectional view, with the axis of rotation 2 being shown at the bottom of the illustration. An input shaft 9 , for example a combustion engine shaft 44 or a corresponding connection, is provided on the left in the illustration, which is connected in a torque-proof manner to a second disk 43 on a booster input side 10 . The second disk 43 is connected to the first disk 45 in a torque-proof manner (not visible in section). The booster input side 10 is connected to a rocker element 11 in a torque-transmitting manner via the first roller 12 lying in section. The rocker element 11 is connected in a torque-transmitting manner to the booster output side 8 via a second roller 13 (not visible in this section). The Disks 45 , 43 on the booster input side 10 are also connected to the booster output side 8 via a second energy storage element 23 . A drum 16 is arranged spaced apart with a defined radial gap radially inside the rocker elements 11 , the drum 16 (purely optional) being formed here in one piece with the pilot counterplate 17 . The components from the drum 16 to the booster output side 8 are connected to one another in a torque-transmitting manner, at least in principle, as explained in FIG. 3 .
Bei dieser Ausführungsform ist von der Scheiben-artig gebildeten Booster- Ausgangsseite 8 (beziehungsweise von der gesamten Trommel-Kupplung) die Vorsteuer-Reibscheibe 46 gebildet, wobei beidseitig der Booster-Ausgangsseite 8 jeweils ein Reibbelag 47 befestigt ist. Die Reibbeläge 47 sind zwischen der (axial starren) Vorsteuer-Gegenplatte 17 und der (axial bewegbaren) Vorsteuer- Anpressplatte 18 verpressbar. Die Vorsteuer-Gegenplatte 17 ist über einen mitrotierenden Kupplungsdeckel 48 mit einem Ausgang 19 (beispielsweise eine Getriebeeingangswelle) drehmomentfest verbunden. Die Vorsteuer-Anpressplatte 18 ist über ein drittes Energiespeicherelement 49 (hier ein Blattfederpaket) drehmomentfest und axial bewegbar mit dem mitrotierenden Kupplungsdeckel 48 und somit mit dem Ausgang 19 verbunden. Die Vorsteuer-Anpressplatte 18 ist mittels eines (rein optional hydraulischen) Nehmerkolbens 50 betätigbar. Das Reibpaket 5 aus der Vorsteuer-Gegenplatte 17, Vorsteuer-Reibscheibe 46 und der Vorsteuer- Anpressplatte 18 ist hier normal-offen ausgeführt, wobei das Reibpaket 5 (passiv) von dem dritten Energiespeicherelement 49 offengehalten wird und von der Betätigungskraft des Nehmerkolbens 50 (aktiv und steuerbar) schließbar ist. In der gezeigten Ausführungsform ist (rein optional) an dem Ausgang 19 weiterhin ein Torsionsschwingungsdämpfer 51 vorgesehen, welcher hier nicht weiter bezeichnet ist. Der mitrotierende Kupplungsdeckel 48 ist (rein optional) ein Anschluss für eine Rotorwelle 52, bevorzugt zum unmittelbaren Aufnehmen der Rotormagnete, einer elektrische Antriebsmaschine 25. Bevorzugt ist die gezeigte Booster-Kupplung 1 in ein Hybrid-Modul integriert. In this embodiment, the pilot friction disk 46 is formed from the disk-like booster output side 8 (or from the entire drum clutch), with a friction lining 47 being fastened on both sides of the booster output side 8 . The friction linings 47 can be pressed between the (axially rigid) pilot counterplate 17 and the (axially movable) pilot pressure plate 18 . The pilot counterplate 17 is connected in a torque-proof manner to an output 19 (for example a transmission input shaft) via a clutch cover 48 that rotates with it. The pilot control pressure plate 18 is connected to the co-rotating clutch cover 48 and thus to the output 19 in a torque-proof and axially movable manner via a third energy storage element 49 (here a leaf spring assembly). The pilot pressure plate 18 can be actuated by means of a (purely optional hydraulic) slave piston 50 . The friction pack 5 consisting of the pilot control counter-plate 17, pilot control friction disc 46 and the pilot control pressure plate 18 is of normally open design here, with the friction pack 5 (passive) being kept open by the third energy storage element 49 and being activated by the actuating force of the slave piston 50 (active and controllable) can be closed. In the embodiment shown, a torsional vibration damper 51 is also provided (purely optional) at the outlet 19, which is not further identified here. The co-rotating clutch cover 48 is (purely optional) a connection for a rotor shaft 52, preferably for directly receiving the rotor magnets, of an electric drive machine 25. The booster clutch 1 shown is preferably integrated into a hybrid module.
In Fig. 5 ist rein schematisch ein Kraftfahrzeug 29 mit einem Antriebsstrang 3 in einer Draufsicht gezeigt, wobei in einer Quer-Front-Anordnung eine erste Antriebsmaschine 24, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine 24, mit ihrer Verbrennerwelle 44 und einer korrespondierenden Motorachse 53 sowie eine elektrische Antriebsmaschine 25 mit ihrer Rotorwelle 52 koaxial zu derIn Fig. 5, a motor vehicle 29 is shown purely schematically with a drive train 3 in a plan view, wherein in a transverse front arrangement, a first engine 24, such as an internal combustion engine 24, with its Combustion shaft 44 and a corresponding motor axis 53 and an electric drive motor 25 with its rotor shaft 52 coaxial with the
Motorachse 53 sowie quer zu der Längsachse 54 des Kraftfahrzeugs 29 und vor der Fahrerkabine des Kraftfahrzeugs 29 angeordnet sind und von dem Antriebsstrang 3 umfasst sind. Motor axis 53 and are arranged transversely to the longitudinal axis 54 of the motor vehicle 29 and in front of the driver's cab of the motor vehicle 29 and are comprised of the drive train 3 .
Weiterhin umfasst der Antriebsstrang 3 ein Getriebe 28 zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der Verbrennerwelle 44 und zwei Verbrauchern 26,27, in diesem Ausführungsbeispiel das linke Vortriebsrad 26 und das rechteFurthermore, the drive train 3 includes a gear 28 for transmitting torque between the combustion engine shaft 44 and two consumers 26,27, in this exemplary embodiment the left-hand drive wheel 26 and the right-hand one
Vortriebsrad 27. Mittels einer Booster-Kupplung 1 innerhalb des Getriebes 28 ist die Drehmomentübertragung zwischen der Verbrennungskraftmaschine 24 und den Verbrauchern 26,27 übertragbar, wobei nur eine sehr geringe (externe) Kraft beziehungsweise Druck zum Betätigen der Booster-Kupplung 1 aufgewendet werden muss. Drive wheel 27. The torque can be transmitted between the internal combustion engine 24 and the consumers 26, 27 by means of a booster clutch 1 within the transmission 28, with only a very small (external) force or pressure being required to actuate the booster clutch 1.
Mit der hier vorgeschlagenen Booster-Kupplung ist mit verringerter Anpresskraft ein hohes Drehmoment zwischen übertragbar, wobei zugleich ein sehr geringer axialerWith the booster clutch proposed here, a high torque can be transmitted between with reduced contact pressure, while at the same time a very low axial
Bauraum benötigt wird. Space is required.
Bezuqszeichenliste Reference character list
Booster-Kupplung 35 Radial-Abstützung Rotationsachse 36 Wippenbahn Antriebsstrang 37 Gegenbahn Vorsteuer-Kupplung 38 wippenseitiger Verdrehwinkel Reibpaket 39 Trommeleinrückweg Vorsteuer-Eingangsseite 40 erste Federkraft Vorsteuer-Ausgangsseite 41 Anpresskraft Booster clutch 35 Radial support of axis of rotation 36 Rocker track of drive train 37 Counter track of pilot clutch 38 Rocker-side torsion angle of friction assembly 39 Drum engagement travel of pilot control input side 40 First spring force of pilot control output side 41 Contact pressure
Booster-Ausgangsseite 42 Booster-Moment Eingangswelle 43 zweite Scheibe Booster-Eingangsseite 44 Verbrennerwelle Wippenelement 45 erste Scheibe erste Rolle (Eingang) 46 Vorsteuer-Reibscheibe zweite Rolle (Rampe) 47 Reibbelag Rampenpaarung 48 Kupplungsdeckel erstes Energiespeicherelement 49 drittes Energiespeicherelement Trommel (Blattfeder) Booster output side 42 Booster torque, input shaft 43 Second disc, booster input side 44 Combustion shaft, rocker element 45 First disc, first roller (input) 46 Pilot friction disc, second roller (ramp) 47 Friction lining, ramp pairing 48 Clutch cover, first energy storage element 49, third energy storage element, drum (leaf spring)
Vorsteuer-Gegenplatte 50 Nehmerkolben Vorsteuer-Anpressplatte 51 Torsionsschwingungsdämpfer Ausgang (Getriebeeingangswelle) 52 Rotorwelle Kraftseite 53 Motorachse Pilot counterplate 50 Slave piston Pilot pressure plate 51 Torsional vibration damper output (transmission input shaft) 52 Rotor shaft power side 53 Motor axis
Bahnseite 54 LängsachseWeb side 54 longitudinal axis
Umlaufrichtung zweites Energiespeicherelement Verbrennungskraftmaschine elektrische Antriebsmaschine linkes Vortriebsrad rechtes Vortriebsrad Getriebe Direction of rotation second energy storage element internal combustion engine electric drive machine left drive wheel right drive wheel transmission
Kraftfahrzeug Eingangsmoment gesamter Verdrehwinkel eingangsseitiger Verdrehwinkel Ausgangsmoment Vorsteuermoment Motor vehicle input torque total torsion angle input-side torsion angle output torque pilot torque

Claims

- 28 - - 28 -
Patentansprüche Booster-Kupplung (1 ) mit einer Rotationsachse (2) für einen Antriebsstrang (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: Claims Booster clutch (1) with an axis of rotation (2) for a drive train (3), having at least the following components:
- eine Vorsteuer-Kupplung (4) mit einem Reibpaket (5), wobei das Reibpaket (5) eine Vorsteuer-Eingangsseite (6) und eine Vorsteuer- Ausgangsseite (7) umfasst, wobei in einem verpressten Zustand zwischen der Vorsteuer-Eingangsseite (6) und der Vorsteuer-Ausgangsseite (7) ein Drehmoment reibschlüssig übertragbar ist; - a pilot clutch (4) with a friction assembly (5), the friction assembly (5) comprising a pilot input side (6) and a pilot output side (7), wherein in a compressed state between the pilot input side (6 ) and the pilot control output side (7) a torque is frictionally transmittable;
- eine mit der Vorsteuer-Eingangsseite (6) drehmomentfest verbundene Booster-Ausgangsseite (8); - A booster output side (8) connected torque-proof to the pilot control input side (6);
- eine mit einer Eingangswelle (9) drehmomentfest verbindbare Booster- Eingangsseite (10); - A booster input side (10) which can be connected in a torque-proof manner to an input shaft (9);
- zumindest ein Wippenelement (11), welches im Drehmomentfluss zwischen der Booster-Eingangsseite (10) und der Booster-Ausgangsseite (8) drehmomentübertragend angeordnet ist; - At least one rocker element (11) which is arranged to transmit torque in the torque flow between the booster input side (10) and the booster output side (8);
- zumindest eine Rolle (13), welche über eine Rampenpaarung (14) drehmomentübertragend zwischen einem korrespondierenden der Wippenelemente (11 ) und der Booster-Eingangsseite (10) oder der Booster- Ausgangsseite (8) angeordnet ist; - At least one roller (13) which is arranged to transmit torque via a pair of ramps (14) between a corresponding one of the rocker elements (11) and the booster input side (10) or the booster output side (8);
- zumindest ein erstes Energiespeicherelement (15), wobei das zumindest eine erste Energiespeicherelement (15) entweder: - at least one first energy storage element (15), wherein the at least one first energy storage element (15) either:
- drehmomentübertragend zwischen einem korrespondierenden der Wippenelemente (11 ) und der Booster-Ausgangsseite (8) oder der Booster- Eingangsseite (10) angeordnet ist; oder - Is arranged to transmit torque between a corresponding one of the rocker elements (11) and the booster output side (8) or the booster input side (10); or
- radial-kraftübertragend zu dem zumindest einen Wippenelement (11 ) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin eine Trommel (16) umfasst ist, und bei Anliegen eines vorbestimmten Drehmoments über der Booster- Eingangsseite (10) und der Booster-Ausgangsseite (8) infolge eines Verrollens der zumindest einen Rolle (13) auf der Rampenpaarung (14) das zumindest eine Wippenelement (11 ) radial gegen die Trommel (16) gepresst ist. - Is arranged radially force-transmitting to the at least one rocker element (11), characterized in that a drum (16) is also included, and when a predetermined torque is applied to the booster input side (10) and the booster output side (8) as a result of the at least one roller (13) rolling on the pair of ramps (14), the at least one rocker element (11) is pressed radially against the drum (16).
2. Booster-Kupplung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Trommel (16) mit der Vorsteuer-Ausgangsseite (7) drehmomentübertragend verbunden ist, bevorzugt mit einer Vorsteuer-Ausgangskomponente (17) einstückig gebildet ist. 2. Booster clutch (1) according to claim 1, wherein the drum (16) with the pilot control output side (7) is connected in a torque-transmitting manner, preferably with a pilot control output component (17) is formed in one piece.
3. Booster-Kupplung (1 ) nach Anspruch 1 , wobei die Trommel (16) mit dem Ausgang (19) unmittelbar verbindbar, bevorzugt mit dem Ausgang (19) einstückig gebildet, ist. 3. Booster clutch (1) according to claim 1, wherein the drum (16) can be directly connected to the output (19), preferably formed in one piece with the output (19).
4. Booster-Kupplung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zumindest eine Wippenelement (11 ) eine Kraftseite (20) und eine Bahnseite (21 ) aufweist, wobei die Bahnseite (21 ) die zumindest eine zweite Rolle (13) mit einer übersetzenden Rampenpaarung (14) umfasst, wobei bevorzugt die Kraftseite (20) an dem Wippenelement (11 ) eingangsseitig angeordnet ist, und/oder wobei bevorzugt die Kraftseite (20) eine erste Rolle (12) zum radial-neutralen Übertragen einer Kraft in Umlaufrichtung (22) umfasst. 4. Booster clutch (1) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one rocker element (11) has a power side (20) and a web side (21), the web side (21) having the at least one second roller (13). a translating pair of ramps (14), the power side (20) preferably being arranged on the rocker element (11) on the input side, and/or the power side (20) preferably having a first roller (12) for radially neutral transmission of a force in the direction of rotation (22) includes.
5. Booster-Kupplung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein zweites Energiespeicherelement (23) vorgesehen ist, welches drehmomentübertragend zwischen Booster-Eingangsseite (10) und der Booster-Ausgangsseite (8) angeordnet ist. 5. Booster clutch (1) according to one of the preceding claims, wherein at least one second energy storage element (23) is provided, which is arranged to transmit torque between the booster input side (10) and the booster output side (8).
6. Booster-Kupplung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei von der Booster-Ausgangsseite (8) die Vorsteuer-Eingangsseite (6) einstückig gebildet ist. 6. booster clutch (1) according to any one of the preceding claims, wherein the booster output side (8), the pilot control input side (6) is formed in one piece.
7. Booster-Kupplung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorsteuer-Ausgangsseite (7) mit einer ersten Torsionssteifigkeit und die Trommel (16) mit einer zweiten Torsionssteifigkeit mit einem Ausgang (19) drehmomentübertragend verbunden sind, wobei die erste Torsionssteifigkeit größer als die zweite Torsionssteifigkeit ist. Antriebsstrang (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten: 7. Booster clutch (1) according to one of the preceding claims, wherein the pilot control output side (7) with a first torsional stiffness and the drum (16) with a second torsional stiffness are connected to an output (19) in a torque-transmitting manner, the first torsional stiffness is greater than the second torsional stiffness. Drive train (3), having at least the following components:
- zumindest eine Antriebsmaschine (24,25) zum Abgeben eines Drehmoments; - At least one prime mover (24,25) for delivering a torque;
- zumindest einen Verbraucher (26,27) zum Aufnehmen eines Drehmoments; - ein Getriebe (28) zum Übertragen eines Drehmoments zwischen der zumindest einen Antriebsmaschine (24,25) und einem Verbraucher (26,27); und- At least one consumer (26,27) for receiving a torque; - A transmission (28) for transmitting a torque between the at least one drive machine (24,25) and a consumer (26,27); and
- eine Booster-Kupplung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels der Booster-Kupplung (1 ) ein Drehmoment zwischen der zumindest einen Antriebsmaschine (24,25) und dem Verbraucher (26,27) übertragbar ist. Kraftfahrzeug (29), aufweisend einen Antriebsstrang (3) nach Anspruch 8 und zumindest ein Vortriebsrad (26,27), wobei zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs (29) das zumindest eine Vortriebsrad (26,27) mittels des Antriebsstrangs (3) antreibbar ist. - A booster clutch (1) according to one of the preceding claims, wherein by means of the booster clutch (1) a torque between the at least one drive machine (24,25) and the consumer (26,27) can be transmitted. Motor vehicle (29) having a drive train (3) according to claim 8 and at least one drive wheel (26,27), wherein the at least one drive wheel (26,27) can be driven by means of the drive train (3) to propel the motor vehicle (29).
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